Язык С не обеспечивает никаких встроенных средств для выполнения таких общих операций как ввод-вывод, управление памятью, обработка строк, и т.п.. Вместо этого, такие средства определены в стандартной библиотеке, которую Вы подключаете к вашим программам.
Библиотека GNU C, описанная в этом документе, содержит описание всех библиотечных функций, которые определены в соответствии c ANSI C стандартом, учитывая дополнительные особенности, специфические для POSIX-стандарта операционной системы UNIX, и расширений, специфических для GNU-разработок.
Цель этого руководства состоит в том, чтобы сообщить Вам, как использовать средства GNU библиотеки. Мы упомянули особенности ее стандартов, чтобы помочь Вам разобраться с вещами, которые являются потенциально непереносимыми на другие системы. Но переносимость не является основным вопросом данного руководства.
Это руководство написано с учетом того, что Вы по крайней мере немного знакомы с языком программирования C и базисными понятиями программирования. Вообще считается, что стандарт ANSI C (см. раздел 1.2.1 [ANSI C]) проще для понимания, чем "традиционные", предшествующие ANSI C, диалекты.
Если Вы читаете это руководство впервые, Вам следует подробно прочитать весь вводный материал, а остальное главы только просмотреть. В библиотеке GNU C имеется множество функций, и Вы не запомните, как использовать каждую из них. Но Вы в общих чертах ознакомитесь с видами средств, которые обеспечивает библиотека, поэтому когда Вы будете писать ваши программы, Вы сможете распознавать, когда использовать библиотечные функции, и где в этом руководстве Вы сможете найти более специфическую информацию по ним.
Этот раздел обсуждает различные стандарты и другие источники, на которых базируется GNU C. Эти источники включают стандарты ANSI и POSIX, а так же реализации System V и Berkeley Unix.
Первичная цель этого руководства - сообщить Вам, как эффективно использовать средства библиотеки GNU. Но если Вас интересует создание ваших программ, совместимых с определенными стандартами, или переносимых на операционные системы отличные от GNU, то оно укажет Вам направление использования библиотеки. Этот раздел дает Вам краткий обзор выше перечисленных стандартов, так, чтобы Вы знали, что они представляют, когда они упоминаются в других частях руководства.
См. Приложение B [Обзор библиотеки], для получения алфавитного списка функций и других символов, обеспечиваемых библиотекой. Этот список указывает также, на какие стандарты опирается каждая функция или символ.
Библиотека GNU C совместима со стандартом C, принятым Американским Институтом Национальных Стандартов (ANSI): American National Standard X3.159-1989_"ANSI C". Заголовочные файлы и библиотечные средства, которые составляют библиотеку GNU - надмножество средств, определенных в соответствии c ANSI C стандартом.
Если Вы следуете относительно строгой приверженности к ANSI C стандарту, Вы должны использовать опцию ` -ansi ', когда Вы компилируете ваши программы компилятором GNU C. Эта опция указывает, чтобы транслятор определил только возможности стандарта ANSI из библиотечных заголовочных файлов, если Вы явно не попросите о дополнительных особенностях, для получения информации относительно того, как это сделать см. раздел 1.3.4 [Макрокоманды установки возможностей].
Способность ограничить библиотеку, чтобы включить только возможности ANSI C важна, потому что ANSI C устанавливает ограничения, которым не удовлетворяют некоторые имена, определяемые библиотечной реализацией, т.е. GNU расширения не всегда удовлетворяют этим ограничениям. См. раздел 1.3.3 [Зарезервированные имена], где приводится более подробная информация относительно этих ограничений.
Это руководство не будет вдаваться в подробности различий между ANSI C и более старыми диалектами. Оно поможет вам написать программы, чтобы работать корректно под многими диалектами С, но не более.
Библиотека GNU также совместима с семейством стандартов IEEE POSIX, известных более формально как Переносной Интерфейс Операционной Системы. POSIX взят в основном из различных версий операционной системы UNIX.
Библиотечные средства, определенные POSIX стандартами надмножество соответствующих cтандарту ANSI C; POSIX определяет дополнительные особенности для функций ANSI С, и задает определения новых дополнительных функций. Вообще предпочтение отдается скорее дополнительным требованиям и функциональным возможностям, определяемым POSIX стандартами, обеспечивающим поддержку низшего уровня для определенной среды операционной системы, чем общей поддержке языка программирования, который может выполняться в многих разнообразных средах операционной системы.
GNU C библиотека осуществляет все функции, определенные в IEEE Std 1003.1-1990, Системе Интерфейса Прикладных программ POSIX, обычно упоминающемся как POSIX.1. Первичные расширения к ANSI C средствам, определенные этими стандартными примитивами интерфейса файловой системы (см. Главу 9 [Интерфейс файловой системы]), зависят от устройства функции управления терминалом (см. Главу 12 [Интерфейс терминала низкого уровня]), и функции управления процессом (см. Главу 23 [Порожденнные процессы]).
Некоторые средства из IEEE Std 1003.2-1992, Стандарта Оболочки и Утилит POSIX (POSIX.2) также представлены в библиотеке GNU. Они включают в себя утилиты для обработки регулярных выражений и других средств сопоставления с образцом (см. Главу 16 [Сопоставления с образцом]).
GNU C библиотека определяет средства (которые формально не стандартизированы) из некоторых версий UNIX: 4.2 BSD, 4.3 BSD, и 4.4 BSD Unix системы (также известной как Berkeley Unix) и из SunOS (популярной 4.2 BSD производной, которая включает некоторые функциональные возможности Unix System V ). Эта система поддерживает большинство ANSI и POSIX средств, 4.4 BSD и более новые выпуски SunOS, т.е. фактически поддерживает их все.
BSD средства включают символические связи (см. раздел 9.4 [Символические связи]), функцию выбора (см. раздел 8.6 [Ожидание ввода вывода]), функции сигнала BSD (см. раздел 21.9 [BSD Обработка сигнала] ), и межпроцессорные связи (см. Главу 11 [Гнезда]).
Описание Интерфейса System V (SVID) - документ, описывающий AT&T операционную систему Unix System V. Это -, в некоторой степени, надмножество стандарта POSIX (см. раздел 1.2.2 [POSIX])
GNU C библиотека определяет некоторых из средств, требуемых SVID, и не требуемых в соответствии c ANSI или POSIX стандартами, для совместимости с Unix System V и другой UNIX системой (типа SunOS), которые включают эти средства. Однако, многие из большего количества менее известных и менее полезных средств, требуемых SVID не включены. (Фактически, Unix System V сама не обеспечивает их все.)
Этот раздел описывает некоторые из практические проблемы использования GNU C библиотек.
Библиотеки используемые С программами на самом деле состоят из двух частей: заголовочные файлы, которые определяют типы и макрокоманды и объявляют переменные и функции; и фактическая библиотека или архив, который содержит определения переменных и функций.
( В Cи, описание просто представляет информацию,что функция или переменная существует, и присваивает ей тип. Для функционального объявления, нужно указать информацию относительно типов параметров. Цель объявлений состоит в том, чтобы транслятор правильно обработал ссылки к объявленным переменным и функциям. С другой стороны, определение фактически распределяет память для переменных или указывает, что делает функция.)
Чтобы использовать средства библиотеки GNU C, Вы должны убедиться, что ваши исходные программы включают соответствующие заголовочные файлы, чтобы транслятор видел объявления доступных средств, и мог правильно обрабатывать ссылки на них. При компиляции вашей программы, компоновщик свяжет эти ссылки с фактическими определениями, находящимися в файле архива.
Файлы заголовка включаются в исходный файл директивой препроцессора "#include". Язык С поддерживает две формы этой директивы; первая,
#include "header"
#include <file.h>
Обычно, директивы "#include" помещены в начале исходного С файла, перед любым другим кодом. Если Вы начинаете ваши исходные файлы некоторыми комментариями, объясняя, что код в файле делает, поместите директивы "#include" сразу после комментариев, согласно особенностям макроопределения (см. раздел 1.3.4 [Особенности макрокоманд] ).
Для получения подробной информации относительно использования заголовочных и директивы "#include" см. раздел "Заголовочные файлы" в Руководстве по препроцессору GNU C.
GNU C библиотека обеспечивает несколько заголовочных файлов, каждый из которых содержит тип, макроопределения, переменную и описания функций для группы связанных средств. Это означает, что в ваши программы следует включить несколько файлов заголовка, в зависимости от того, какие средства Вы используете.
Некоторые библиотечные заголовочные файлы включают другие библиотечные заголовочные файлы. Однако, программируя в хорошем стиле, Вы не должны полагаться на это; лучше явно включить все заголовочные файлы, требуемые для библиотечных средств, которые Вы используете. GNU C библиотека была написана таким способом, что не имеет значения, включен ли заголовочный файл случайно больше чем один раз; при включении заголовочного файла второй раз ничего не происходит. Аналогично, если ваша программа многократно включает заголовочные файлы, порядок включения, не имеет значения.
Примечание относительно совместимости: включение стандартного заголовочного файла в любом порядке и любое число раз работает в любой ANSI C реализации. Однако, этого традиционно не было во многоих более старых C реализациях.
Строго говоря, Вы не должны включать заголовочный файл, чтобы использовать функцию, которую он объявляет; Вы можете объявить функцию явно, согласно спецификациям в этом руководстве. Но обычно лучше включить заголовочный файл, потому что он может определять типы и макрокоманды, которые иначе не доступны, или он может определять более эффективные макро замены для некоторых функций. Это - также верный способ иметь правильное объявление.
Если мы в этом руководстве описываем что-нибудь как функцию, то она может иметь и макроопределение. Обычно это не имеет никакого значение, потому что ваше макроопределение делает ту же самую вещь, что и функция. В частности, макро-эквиваленты для библиотечных функций вычисляют параметры ровно один раз, так же образом, как и при обращение к функции. Основная причина для этих макроопределений состоит в том, что иногда они могутреализовывать встроенное расширение, которое является значительно быстрее, чем фактическое обращение к функции.
Взятие адреса библиотечной функции работает даже, если она определена как макрокоманда, потому что, в этом контексте, имя функции не сопровождается левой круглой скобкой, которая является синтаксически необходимой, чтобы распознать макрообращение.
Вы можете иногда не использовать макроопределение функции, возможно, чтобы сделать вашу программу более простой или для отладки. Имеются два способа, сделать это:
extern int abs ( int);
#include < stdlib.h >
int f ( int * i) {return (abs (++ * i));}
#include < stdlib.h >
int g ( int * i) {return ((abs) (++ * i));}
#undef abs
int h ( int *i) { return (abs (++*i)); }
Имена всех библиотечных типов, макрокоманд, переменных и функций, которые исходят из ANSI C стандарта, зарезервированы безоговорочно; ваша программа не имеет права переопределять эти имена. Все другие библиотечные имена зарезервированы, если ваша программа явно включает заголовочный файл, который определяет или объявляет их. Для этих ограничений имеются несколько причин:
Некоторые дополнительные классы имен идентификатора зарезервированы для будущих расширений языка С. Использовании этих имен для ваших собственных целей прямо сейчас создает возможность конфликта с будущими версиями стандарта C, так что Вам следует избегать этих имен.
Управляя макрокомандами, Вы определяете точный набор особенностей, доступный, когда при компиляции исходного файла.
Если Вы компилируете ваши программы, используя "gcc -ansi", Вы получаете только ANSI C библиотечные особенности, если Вы явно не запрашиваете дополнительные особенности, определяя одну или большее количество макрокоманд особенностей. См. раздел "Опции Команд GNU CC" в GNU CC Руководстве, для уточнения информации относительно опций GCC.
Вы должны определить эти макрокоманды, используя директивы препроцессора "#define" в начале ваших файлов. Эти директивы должны стоять перед любым #include заголовочного файла системы. Лучше всего указывать их самыми первыми в файле, только после комментариев. Вы могли бы также использовать опцию `-D' для GCC, но лучше, если Вы создаете исходные файлы с указанием их собственного значения замкнутым способом.
Если Вы определяете эту макрокоманду, то функциональные возможности из стандарта POSIX.1 (Стандарт ИИЭРа 1003.1) доступны, также как все ANSI C средства.
Если Вы определяете эту макрокоманду со значением 1, то будут определены функциональные возможности из стандарта POSIX.1 (Стандарт ИИЭР 1003.1). Если Вы определяете эту макрокоманду со значением 2, то станут доступны функциональные возможности из стандарта POSIX.1 и функциональные возможности из стандарта POSIX.2 (Стандарт ИИЭР 1003.2). Это - в дополнение к ANSI C средствам.
Если Вы определяете эту макрокоманду, включаются функциональные возможности 4.3 BSD Unix, также как ANSI C, POSIX.1, и POSIX.2.
Некоторые из особенностей происходящие от 4.3 BSD Unix конфликтуют с соответствующими особенностями, определенными стандартом POSIX.1. Если эта макрокоманда определена, 4.3 BSD определения, имеют больший приоритет чем POSIX определения.
Из-за некоторых конфликтов между 4.3 BSD и POSIX.1, Вы должны использовать специальную BSD библиотеку совместимости при компоновании программ, компилируемых для BSD совместимости. Т. к. некоторые функции должны быть определены двумя различными способами, один из них в нормальной библиотеке C, а другой в библиотеке совместимости. Если ваша программа определяет _BSD_SOURCE, Вы должны указать опцию "-lbsd-compat" транслятору или компоновщику при компоновании программы, чтобы он нашел функции в этой специальной библиотеке совместимости перед поиском их в нормальной библиотеке C.
Если Вы определяете эту макрокоманду, функциональные возможности из SVID, включены также как ANSI C, POSIX.1, и POSIX.2.
Если Вы определяете эту макрокоманду, включены все: ANSI C, POSIX.1, POSIX.2, BSD, SVID, и расширения GNU. В случаях, конфликтов POSIX.1 с BSD, POSIX определения берут верх.
Если Вы хотите получить полный эффект _GNU_SOURCE, но установить BSD определениям больший приоритет необходимо примеенить следующую последовательность определений:
#define _GNU_SOURCE
#define _BSD_SOURCE
#define _SVID_SOURCE
Мы рекомендуем, чтобы Вы использовали _GNU_SOURCE в новых программах. Если Вы не определяете опцию `-ansi' для GCC и не определяете никакую из этих макрокоманд явнно, то _GNU_SOURCE дает тот же эффект.
Обратите внимание, что особенности _BSD_SOURCE не подмножество любой другой из обеспечиваемых макрокоманд особенностей. Потому что эта макрокоманда определяет особенности BSD, которые берут верх над особенностями POSIX, которые запрашиваются другими макрокомандами. По этой причине, определение _BSD_SOURCE в дополнение к другим макрокомандам особенностей заставляет особенности BSD брать верх при конфликтое с особенностями POSIX .
Имеется краткий обзор содержания оставшихся глав этого руководства.