《UNIX环境高级编程》笔记——2.标准和实现

it2022-05-05  164

随着UNIX各种衍生版本不断发展壮大,标准化工作就十分必要。其实干啥事都是这样,玩的人多了,必须进行标准化。

一.UNIX标准

1.1 ISO C(ANSI C)

  ANSI:Amerocan Natoinal Standards Institute,美国国家标准学会,是ISO的程序

  ISO: International Organization for Standardization,国际标准化组织

  IEC:International Electrotechnical CCommission,国际电子技术委员会

  首先由ANSI提出,后来ISO C在1999年形成重要标准,常说的C99也是这个意思,也叫ANSI CISO C除了定义C的语法和语义,还定义了C标准库。主要包括15个头文件。这些头文件在POSIX中也包含了。

  

 

  【收获】在此对这些常用的头文件展开一下:

http://ganquan.info/standard-c/<assert.h> 断言 <ctype.h> 字符类测试 <errno.h> (部分)库函数抛出的错误代码 <float.h> 浮点数运算 <limits.h> 检测整型数据类型值范围 <locale.h> 本土化 <math.h> 数学函数 <setjmp.h> “非局部跳转” <signal.h> 信号 <stdarg.h> 可变参数列表 <stddef.h> 一些常数,类型和变量 <stdio.h> 输入和输出 <stdlib.h> 实用功能 <string.h> 字符串函数 <time.h> 时间和日期函数

1.<assert.h> 断言

头文件<assert.h>唯一的目的是提供宏assert的定义。如果断言非真(expression==0),则程序会在标准错误流输出提示信息,并使程序异常中止调用abort() 。 定义: void assert (int expression); //#define NDEBUG #include <assert.h> int main(int argc, char* argv[]){ int a = 12; int b = 24; assert( a > b );           // stderr上输出错误信息,abort终止程序执行 printf("a is larger than b!");  // 不会执行 return 0; } 上面的程序会发现程序中止,printf并未执行,且有这样的输出: main: Assertion `a > b' failed. 原因就是因为a其实小于b,导致断言失败,assert 输出错误信息,并调用abort()中止了程序执行。 2.<ctype.h> 字符测试 <ctype.h> 主要提供两类重要的函数: 字符测试函数和字符大小转化函数。提供的函数中都以int类型为参数,并返回一个int类型的值。实参类型应该隐式转换或者显示转换为int类型。 int isalnum(int c); 判断是否是字母或数字。 int isalpha(int c); 判断是否是字母。 int iscntrl(int c); 判断是否是控制字符。 int isdigit(int c); 判断是否是数字。 int isgraph(int c); 判断是否是可显示字符。 int islower(int c); 判断是否是小写字母。 int isupper(int c); 判断是否是大写字母。 int isprint(int c); 判断是否是可显示字符。 int ispunct(int c); 判断是否是标点字符。 int isspace(int c); 判断是否是空白字符 int isxdigit(int c); 判断字符是否为16进制。 int tolower(int c);转换为小写字母。 int toupper(int c); 转换为大写字母。

3.<errno.h> 错误代码

<error.h> 义了通过错误码来返回错误信息的宏:

errno 宏定义为一个int型态的左值, 包含任何函数使用errno功能所产生的上一个错误码。 一些表示错误码,定义为整数值的宏: EDOM 源自于函数的参数超出范围,例如 sqrt(-1) ERANGE 源自于函数的结果超出范围,例如s trtol("0xfffffffff",NULL,0) EILSEQ 源自于不合​​法的字符顺序,例如 wcstombs(str, L"\xffff", 2)

4.<float.h> 浮点数运算

<float.h> 头文件定义了浮点型数值的最大最小限 浮点型数值以下面的方式定义:符号-value E 指数 符号是正负,value是数字的值 下面的值是用#define定义的,这些值是详细的实现,但是可能没有比这里给出的更详细, 在所有实例里FLT指的是float,DBL是double,LDBL指的是long double FLT_ROUNDS 定义浮点型数值四舍五入的方式,-1是不确定,0是向0,1是向最近,2是向正无穷大,3是负无穷大 FLT_RADIX 2 定义指数的基本表示(比如base-2是二进制,base-10是十进制表示法,16是十六进制) FLT_MANT_DIG,DBL_MANT_DIG,LDBL_MANT_DIG 定义数值里数字的个数 FLT_DIG 6,DBL_DIG 10,LDBL_DIG 10 在四舍五入之后能不更改表示的最大小数位 FLT_MIN_EXP,DBL_MIN_EXP,LDBL_MIN_EXP FLT_RADIX 的指数的最小负整数值 FLT_MIN_10_EXP -37,DBL_MIN_10_EXP -37,LDBL_MIN_10_EXP -37 10进制表示法的的指数的最小负整数值 FLT_MAX_EXP ,DBL_MAX_EXP ,LDBL_MAX_EXP FLT_RADIX 的指数的最大整数值 FLT_MAX_10_EXP +37 ,DBL_MAX_10_EXP ,LDBL_MAX_10_EXP +37 +37 10进制表示法的的指数的最大整数值 FLT_MAX 1E+37,DBL_MAX 1E+37,LDBL_MAX 1E+37 浮点型的最大限 FLT_EPSILON 1E-5,DBL_EPSILON 1E-9,LDBL_EPSILON 1E-9 能表示的最小有符号数

5.<limits.h> 取值范围

CHAR_BIT 一个ASCII字符长度 SCHAR_MIN 字符型最小值 SCHAR_MAX 字符型最大值 UCHAR_MAX 无符号字符型最大值 CHAR_MIN CHAR_MAX char字符的最大最小值,如果char字符正被表示有符号整数。它们的值就跟有符号整数一样。 否则char字符的最小值就是0,最大值就是无符号char字符的最大值。 MB_LEN_MAX 一个字符所占最大字节数 SHRT_MIN 最小短整型 SHRT_MAX 最大短整形 USHRT_MAX 最大无符号短整型 INT_MIN 最小整型 INT_MAX 最大整形 UINT_MAX 最大无符号整型 LONG_MIN 最小长整型 LONG_MAX 最大长整型 ULONG_MAX 无符号长整型

6.<locale.h> 本土化

国家、文化和语言规则集称为区域设置, <locale.h> 头文件中定义了区域设置相关的函数。setlocale函数用于设置或返回当前的区域特性,localeconv用于返回当前区域中的数字和货币信息(保存在struct lconv结构实例中)。setlocale的第一个实参指定要改变的区域行为类别,预定义的setlocale类别有: LC_ALL     全部本地化信息 LC_COLLATE  影响strcoll和strxfrm LC_CTYPE    影响字符处理函数和多行字符处理函数 LC_MONETARY  影响localeconv返回的货币格式化信息 LC_NUMERIC  影响格式化输入输出字符中的小数点符号 LC_TIME    影响strftime函数 <locale.h> 头文件中提供了2个函数 setlocale() 设置或恢复本地化信息 localeconv() 返回当前地域设置的信息 setlocale(constant,location) 用法: 如果这个函数成功执行,将返回当前的场景属性;如果执行失败,将返回False。 constant 参数 (必要参数。指定设置的场景信息)   LC_ALL – 所有下属的常量   LC_COLLATE – 排列顺序   LC_CTYPE – 字符分类和转换(例如:将所有的字符转换成小写或大写形式)   LC_MESSAGES – 系统信息格式   LC_MONETARY – 货币 / 通货格式   LC_NUMERIC – 数值格式   LC_TIME – 日期和时间格式 location (必要参数)   必要参数。指定需要进行场景信息设置的国家或区域。它可以由一个字符串或一个数组组成。如果本地区域是一个数组,那么setlocale()函数将尝试每 个数组元素直到它从中获取有效的语言和区域代码信息为止。如果一个区域处于不同操作系统中的不同名称下,那么这个参数将非常有用。 struct lconv *localeconv(void); 用法 localeconv 返回lconv结构指针 lconv结构介绍: 保存格式化的数值信息,保存数值包括货币和非货币的格式化信息,localeconv返回指向该对象的指针,以下为结构中的成员及信息:   char *decimal_point; 数字的小数点号   char *thousands_sep; 数字的千分组分隔符    每个元素为相应组中的数字位数,索引越高的元素越靠左边。一个值为CHAR_MAX的元素表示没有更多的分组了。一个值为0的元素表示前面的元素能用在靠左边的所有分组中   char *grouping; 数字分组分隔符   char *int_curr_symbol; 前面的三个字符ISO 4217中规定的货币符号,第四个字符是分隔符,第五个字符是'\0' */   char *currency_symbol; 本地货币符号   char *mon_decimal_point; 货币的小数点号   char *mon_thousands_sep; 千分组分隔符   char *mon_grouping; 类似于grouping元素   char *positive_sign; 正币值的符号   char *negative_sign; 负币值的符号   char int_frac_digits; 国际币值的小数部分   char frac_digits; 本地币值的小数部分   char p_cs_precedes; 如果currency_symbol放在正币值之前则为1,否则为0   char p_sep_by_space; 当且仅当currency_symbol与正币值之间用空格分开时为1   char n_cs_precedes; < 如果currency_symbol放在负币值之前则为1,否则为0/dt>   char n_sep_by_space; 当且仅当currency_symbol与负币值之间用空格分开时为1   char p_sign_posn; 格式化选项     0 - 在数量和货币符号周围的圆括号     1 - 数量和货币符号之前的 + 号     2 - 数量和货币符号之后的 + 号     3 - 货币符号之前的 + 号     4 - 货币符号之后的 + 号   char n_sign_posn 格式化选项     0 - 在数量和货币符号周围的圆括号     1 - 数量和货币符号之前的 - 号     2 - 数量和货币符号之后的 - 号     3 - 货币符号之前的 - 号     4 - 货币符号之后的 - 号   最后提示:可以使用setlocale(LC_ALL,NULL)函数将场景信息设置为系统默认值。

7.<math.h> 数学函数

<math.h> 是C语言中的数学函数库 三角函数 double sin(double x); 正弦 double cos(double x); 余弦 double tan(double x); 正切 *cot三角函数,可以使用tan(PI/2-x)来实现。 反三角函数 double asin(double x);结果介于[-PI/2, PI/2] double acos(double x); 结果介于[0, PI] double atan(double x); 反正切(主值), 结果介于[-PI/2, PI/2] double atan2(double y,double); 反正切(整圆值), 结果介于[-PI, PI] 双曲三角函数 double sinh(double x); 计算双曲正弦 double cosh(double x); 计算双曲余弦 double tanh(double x); 计算双曲正切 指数与对数 double exp(double x); 求取自然数e的幂 double sqrt(double x); 开平方 double log(double x); 以e为底的对数 double log10(double x); 以10为底的对数 double pow(double x, double y); 计算以x为底数的y次幂 float powf(float x, float y); 与pow一致,输入与输出皆为浮点数 取整 double ceil(double); 取上整 double floor(double); 取下整 标准化浮点数 double frexp(double f, int *p); 标准化浮点数, f = x * 2^p, 已知f求x, p ( x介于[0.5, 1] ) double ldexp(double x, int p); 与frexp相反, 已知x, p求f 取整与取余 double modf(double, double*); 将参数的整数部分通过指针回传, 返回小数部分 double fmod(double, double); 返回两参数相除的余数

8.<setjmp.h> “非局部跳转”  跳来跳去,没啥用

在该头文件中定义了一种特别的函数调用和函数返回顺序的方式。这种方式不同于以往的函数调用和返回顺序, 它允许程序流程立即从一个深层嵌套的函数中返回。 <setjmp.h> 中定义了两个宏: int setjmp(jmp_buf env); /*设置调转点*/ longjmp(jmp_buf jmpb, int retval); /*跳转*/ 宏setjmp的功能是将当前程序的状态保存在结构env ,为调用宏longjmp设置一个跳转点。setjmp将当前信息保存在env中供longjmp使用。其中env是jmp_buf结构类型的。 Demo : #include <stdio.h> #include <setjmp.h> static jmp_buf buf; void second(void) { printf("second\n"); // 打印 longjmp(buf,1); // 跳回setjmp的调用处 - 使得setjmp返回值为1 } void first(void) { second(); printf("first\n"); // 不可能执行到此行 } int main() { if ( ! setjmp(buf) ) { first(); // 进入此行前,setjmp返回0 } else { // 当longjmp跳转回,setjmp返回1,因此进入此行 printf("main\n"); // 打印 } return 0; } 直接调用setjmp时,返回值为0,这一般用于初始化(设置跳转点时)。以后再调用longjmp宏时用env变量进行跳转。程序会自动跳转到setjmp宏的返回语句处,此时setjmp的返回值为非0,由longjmp的第二个参数指定。 一般地,宏setjmp和longjmp是成对使用的,这样程序流程可以从一个深层嵌套的函数中返回。

9.<signal.h> 信号

在signal.h头文件中,提供了一些函数用以处理执行过程中所产生的信号。 宏: SIG_DFL SIG_ERR SIG_IGN SIGABRT SIGFPE SIGILL SIGINT SIGSEGV SIGTERM 函数: signal(); raise(); 变量: typedef sig_atomic_t sig_atomic_t 类型是int类型,用于接收signal函数的返回值。 以SIG_开头的宏用于定义信号处理函数 SIG_DFL 默认信号处理函数。 SIG_ERR 表示一个错误信号,当signal函数调用失败时的返回值。 SIG_IGN 信号处理函数,表示忽略该信号。 SIG开头的宏是用来在下列情况下,用来表示一个信号代码: SIGABRT 异常终止(abort函数产生)。 SIGFPE 浮点错误(0作为除数产生的错误,非法的操作)。 SIGILL 非法操作(指令)。 SIGINT 交互式操作产生的信号(如CTRL - C)。 SIGSEGV 无效访问存储(片段的非法访问,内存非法访问)。 SIGTERM 终止请求。 signal 函数 void(*signal(int sig,void (*func)(int)))(int); 上面的函数定义中,sig 表示一个信号代码(相当于暗号类别),即是上面所定义的SIG开头的宏。当有信号出现(即当收到暗号)的时候,参数func所定义的函数就会被调用。如果func等于SIG_DFL,则表示调用默认的处理函数。如果等于SIG_IGN,则表示这个信号被忽略(不做处理)。如果func是用户自定义的函数,则会先调用默认的处理函数,再调用用户自己定义的函数。 自定义函数,有一个参数,参数类型为int,用来表示信号代码(暗号类别)。同时,函数必须以return、abort、exit 或 longjump等语句结束。当自定义函数运行结束,程序会继续从被终止的地方继续运行。(除非信号是SIGFPE导致结果未定义,则可能无法继续运行) 如果调用signal函数成功,则会返回一个指针,该指针指向为所指定的信号类别的所预先定义的信号处理器。 如果调用失败,则会返回一个SIG_ERR,同时errno的值也会被相应的改变。 raise 函数 int raise(int sig); 发出一个信号sig。信号参数为SIG开头的宏。 如果调用成功,返回0。否则返回一个非零值。

10.<stdarg.h> 可变参数

<stdarg.h> 头文件定义了一些宏,当函数参数未知时去获取函数的参数 变量: typedef va_list 宏: va_start()va_arg()va_end() 变量和定义 va_list类型通过stdarg宏定义来访问一个函数的参数表,参数列表的末尾会用省略号省略 声明: void va_start(va_list ap, last_arg); 用va_arg和va_end宏初始化参数ap,last_arg是传给函数的固定参数的最后一个,省略号之前的那个参数 注意va_start必须在使用va_arg和va_end之前调用 声明: type va_arg(va_list ap, type); 用type类型扩展到参数表的下个参数 注意ap必须用va_start初始化,如果没有下一个参数,结果会是undefined 声明: void va_end(va_list ap); 允许一个有参数表(使用va_start宏)的函数返回,如果返回之前没有调用va_end,结果会是undefined。参数变量列表可能不再使用(在没调用va_start的情况下调用va_end)

11.<stddef.h> 一些常数,类型和变量

<stddef.h> 头文件定义了一些标准定义,许多定义也会出现在其他的头文件里 宏命令:NULL 和 offsetof() 变量: typedef ptrdiff_t typedef size_t typedef wchar_t 变量和定义: ptrdiff_t是两个指针相减的结果 size_t是sizeof一个关键词得到的无符号整数值 wchar_t是一个宽字符常量的大小,是整数类型 NULL是空指针的常量值 offsetof(type, member-designator);这个宏返回一个结构体成员相对于结构体起始地址的偏移量(字节为单位),type是结构体的名字,member-designator是结构体成员的名字。

12.<stdio.h> 输入和输出

<stdio.h>头文件定义了用于输入和输出的函数、类型和宏。最重要的类型是用于声明文件指针的FILE。另外两个常用的类型是 size_t和fpos_t,size_t是由运算符sizeof产生的无符号整类型;fpos_t类型定义能够唯一说明文件中的每个位置的对象。由头部 定义的最有用的宏是EOF,其值代表文件的结尾。 变量: typedef size_t typedef FILE typedef fpos_t 常量 : NULL 空值 _IOFBF 表示完全缓冲 _IOLBF 表示线缓冲 _IONBF 表示无缓存 BUFSIZ setbuf函数所使用的缓冲区的大小 EOF EOF是负整数表示END OF FILE FOPEN_MAX (20)同时打开的文件的最大数量 FILENAME_MAX 文件名的最大长度 L_tmpnam整数,最大长度的临时文件名 SEEK_CUR取得目前文件位置 SEEK_END将读写位置移到文件尾时 SEEK_SET将读写位置移到文件开头 TMP_MAXtmpnam最多次数 stderr标准错误流,默认为屏幕, 可输出到文件。 stdin标准输入流,默认为键盘 stdout标准输出流,默认为屏幕 所有函数(点击可查看介绍和DEMO) : clearerr(); 复位错误标志 fclose(); 关闭一个流。 feof(); 检测文件结束符 ferror(); 检查流是否有错误 fflush();更新缓冲区 fgetpos(); 移动文件流的读写位置 fopen();打开文件 fread(); 从文件流读取数据 freopen(); 打开文件 fseek(); 移动文件流的读写位置 fsetpos();定位流上的文件指针 ftell(); 取得文件流的读取位置 fwrite(); 将数据写至文件流 remove(); 删除文件 rename(); 更改文件名称或位置 rewind(); 重设读取目录的位置为开头位置 setbuf(); 把缓冲区与流相联 setvbuf(); 把缓冲区与流相关 tmpfile(); 以wb+形式创建一个临时二进制文件 tmpnam();  产生一个唯一的文件名 fprintf(); 格式化输出数据至文件 fscanf(); 格式化字符串输入 printf(); 格式化输出数据 scanf(); 格式输入函数 sprintf(); 格式化字符串复制 sscanf(); 格式化字符串输入 vfprintf(); 格式化输出数据至文件 vprintf(); 格式化输出数据 vsprintf(); 格式化字符串复制 fgetc(); 由文件中读取一个字符 fgets(); 文件中读取一字符串 fputc(); 将一指定字符写入文件流中 fputs(); 将一指定的字符串写入文件内 getc(); 由文件中读取一个字符 getchar(); 由标准输入设备内读进一字符 gets(); 由标准输入设备内读进一字符串 putc(); 将一指定字符写入文件中 putchar(); 将指定的字符写到标准输出设备 puts(); 送一字符串到流stdout中 ungetc();  将指定字符写回文件流中 perror(); 打印出错误原因信息字符串

 

13.<stdlib.h> 实用功能

  

<stdlib.h> 头文件里包含了C语言的中最常用的系统函数 宏: NULL 空EXIT_FAILURE 失败状态码EXIT_SUCCESS 成功状态码RAND_MAX rand的最大返回值MB_CUR_MAX 多字节字符中的最大字节数 变量: typedef size_t是unsigned integer类型 typedef wchar_t 一个宽字符的大小struct div_t 是结构体类型 作为div函数的返回类型struct ldiv_t是结构体类型 作为ldiv函数的返回类型 函数: 字符串函数 atof(); 将字符串转换成浮点型数 atoi(); 将字符串转换成整型数 atol(); 将字符串转换成长整型数 strtod(); 将字符串转换成浮点数 strtol(); 将字符串转换成长整型数 strtoul(); 将字符串转换成无符号长整型数

 

内存控制函数 calloc(); 配置内存空间 free(); 释放原先配置的内存 malloc(); 配置内存空间 realloc(); 重新分配主存

 

环境函数 abort(); 异常终止一个进程 atexit();设置程序正常结束前调用的函数 exit(); 正常结束进程 getenv(); 取得环境变量内容 system(); 执行shell 命令

 

搜索和排序函数 bsearch(); 二元搜索 qsort(); 利用快速排序法排列数组

 

数学函数 abs(); 计算整型数的绝对值 div(); 将两个整数相除, 返回商和余数 labs(); 取长整型绝对值 ldiv();两个长整型数相除, 返回商和余数 rand(); 随机数发生器 srand(); 设置随机数种子

 

多字节函数 mblen(); 根据locale的设置确定字符的字节数 mbstowcs(); 把多字节字符串转换为宽字符串 mbtowc(); 把多字节字符转换为宽字符 wcstombs(); 把宽字符串转换为多字节字符串 wctomb(); 把宽字符转换为多字节字符

 

14.<string.h> 字符串函数

<stdlib.h> 头文件里包含了C语言的最常用的字符串操作函数 宏: NULL 空 变量: typedef size_t 函数: memchr();在某一内存范围中查找一特定字符 memcmp(); 比较内存内容 memcpy(); 拷贝内存内容 memmove(); 拷贝内存内容 memset(); 将一段内存空间填入某值 strcat(); 连接两字符串 strncat(); 连接两字符串 strchr(); 查找字符串中第一个出现的指定字符 strcmp(); 比较字符串 strncmp();比较2个字符串的前N个字符 strcoll(); 采用目前区域的字符排列比较字符串 strcpy(); 拷贝字符串 strncpy(); 拷贝字符串 strcspn(); 返回字符连续不含指定字符的字符数 strerror(); 返回错误原因的描述字符串 strlen(); 计算字符串长度 strpbrk(); 查找字符串中第一个出现的指定字符 strrchr(); 查找字符串中最后出现的指定字符 strspn();返回字符串连续不含指定字符的字符数 strstr(); 在一字符串中查找指定的字符串 strtok(); 分割字符串 strxfrm(); 转换字符串

15.<time.h> 时间和日期函数

<time.h> 是C标准函数库中 获取时间与日期、对时间与日期数据操作及格式化的头文件。 宏: NULL null是一个null指针常量的值CLOCKS_PER_SEC 每秒的时钟数 变量: typedef size_t 类型定义 typedef clock_t类型定义 struct tm 结构体 struct tm {int tm_sec; /* 秒 – 取值区间为[0,59] */int tm_min; /* 分 - 取值区间为[0,59] */int tm_hour; /* 时 - 取值区间为[0,23] */int tm_mday; /* 一个月中的日期 - 取值区间为[1,31] */int tm_mon; /* 月份(从一月开始,0代表一月) - 取值区间为[0,11] */int tm_year; /* 年份,其值等于实际年份减去1900 */int tm_wday; /* 星期 – 取值区间为[0,6],其中0代表星期天,1代表星期一,以此类推 */int tm_yday; /* 从每年的1月1日开始的天数 – 取值区间为[0,365],其中0代表1月1日,1代表1月2日,以此类推 */int tm_isdst; /* 夏令时标识符,实行夏令时的时候,tm_isdst为正。不实行夏令时的进候,tm_isdst为0;不了解情况时,tm_isdst()为负。*/ }; 函数: asctime(); 将时间和日期以字符串格式表示 clock(); 确定处理器时间 ctime(); 把日期和时间转换为字符串 difftime(); 计算两个时刻之间的时间差 gmtime(); 把日期和时间转换为(GMT)时间 localtime();取得当地目前时间和日期 mktime();将时间结构数据转换成经过的秒数 strftime(); 将时间格式化 time(); 取得目前的时间

 

1.2 IEEE POSIX

  IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气和电子工程师学会)制定的标准,为规范操作系统接口而设计,POSIX指可移植操作系统接口(Portable Operating Ssytem Interface)。由若干标准组成。

  包含如下头文件:

  

1.3 Single UNIX Specification

1.4 FIPS

二.UNIX系统实现

三.标准和实现的关系

四.限制

五.选项

六.功能测试宏

七.基本系统数据类型

  <sys/types.h>

 

八.标准之间的冲突

 

转载于:https://www.cnblogs.com/liuwanpeng/p/6241625.html


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