Стандартные библиотечные функции
Библиотека языка Си содержит множество функций и макроопределений. Библиотеки меняются от системы к системе, но есть ядро функций (стандартная библиотека).
Эти функции используются для:
- манипулирования данными, их преобразования и шифрования;
- определения пользователями функций с переменным числом аргументов;
- динамического управления памятью;
- представления показаний системных часов в стандартных форматах даты и времени;
- получения системной информации.
Главными преимуществами стандартных библиотечных функций Си являются мобильность и низкие затраты на сопровождение пользовательских приложений. Библиотечные функции не подвержены частым изменениям, поэтому программы, в которых они используются, легки в сопровождении. Некоторые из этих библиотечных функций соответствуют стандарту ANSI С - стандарту Си Американского национального института, благодаря чему они приемлемы для всех систем, соответствующих этому стандарту. Чтобы сократить затраты и время на разработку приложений, рекомендуется использовать библиотечные функции Си всякий раз, когда это оказывается возможным.
Стандартные библиотечные функции Си объявляются в наборе файлов-заголовков, которые в UNIX-системах обычно расположены в каталоге /usr/include. Опишем библиотечные функции ANSI C, определенные в файлах-заголовков, перечисленных ниже:
<stdio.h> <stdlib.h> <string.h> <memory.h> <malloc.h> <time.h> <assert.h> <stdarg.h> <getopt.h> <setjmp.h>
Кроме указанных, в большинстве UNIX-систем есть файлы заголовков, которые не определены в ANSI C:
<pwd.h> <grp.h> <crypt.h>.
В этих файлах заголовков объявляются функции, которые помогают получить доступ к информации о бюджетах пользователей и групп в UNIX-системах. В указанных системах они определены в библиотеке libc.a. Эти функции полезны для разработки приложений.
В файле заголовков <stdio.h> объявляется тип данных FILE, который используется в Си-программах для обозначения потоковых файлов, или просто потоков, т.е. файлов, обмен с которыми осуществляется с помощью функций потокового ввода-вывода. Имеется также набор макрокоманд и функций, предназначенных для манипулирования потоковыми файлами. Ниже приведены некоторые из этих макрокоманд и функций, которые уже должны быть знакомы из предыдущих лекций.
| fopen | Открывает поток для чтения и (или) записи |
| fclose | Закрывает поток |
| fread | Читает блок данных из потока |
| fgets | Читает строку текста из потока |
| fscanf | Читает форматированные данные из потока |
| fwrite | Записывает блок данных в поток |
| fputs | Записывает строку текста в поток |
| fprintf | Записывает форматированные данные в поток |
| fseek | Перемещает указатель чтения или записи в потоке |
| ftell | Возвращает текущую позицию в потоке, начиная с которой будет выполнена следующая операция чтения или записи. Возвращаемое значение - это количество байтов смещения относительно начала потока |
| freopen | Повторно использует указатель потока для ссылки на новый файл |
| fdopen | Открывает потоковый файл с указанным дескриптором |
| feof | Макрокоманда, которая возвращает ненулевое значение, если в данном потоке обнаружен символ конца файла, в противном случае - нулевое значение |
| ferror | Макрокоманда, которая возвращает ненулевое значение, если в данном потоке была обнаружена ошибка или символ конца файла, в противном случае - нулевое значение |
| clearer | Макрокоманда, которая сбрасывает флаг наличия ошибок в данном потоке |
| fileno | Макрокоманда, которая возвращает дескриптор данного потокового файла |
В заголовке <stdlib.h> объявляется набор функций, служащих для преобразования данных, генерации случайных чисел, получения и установки переменных среды shell, управления выполнением программ и выполнения команд shell. Обычно эти функции объявляются в заголовке <stdio.h>, но так как они не включают в себя манипулирование потоками, стандарт ANSI C группирует их в отдельный заголовок.
В заголовке <string.h> объявляется набор функций, предназначенных для манипулирования символьными строками.
В заголовке <memory.h> объявляется набор функций, предназначенных для манипулирования байтовым потоком. Эти функции похожи на строковые, но в отличие от них имеют более широкое назначение и могут использоваться для манипулирования несимвольными строковыми объектами. В частности, данные функции можно применять для инициализации, сравнения и копирования объектов типа struct.
В заголовке <time.h> объявляется набор функций, предназначенных для вызова системных параметров времени. Они могут применяться для определения местного времени и даты, времени и даты в универсальном формате (UTC), а также статистических данных об использовании процессами времени центрального процессора.
В заголовке <assert.h> объявляется макрокоманда, используемая для проверки некоторых условий выполнения процесса, которые в нормальной ситуации всегда должны быть истинны. Если все же во время выполнения процесса условие не выполняется, то макрокоманда выводит сообщение об ошибке в стандартный поток ошибок с указанием той строки исходного файла, в которой нарушается проверяемое условие. После этого макрокоманда прерывает процесс.
В заголовке <setjmp.h> объявляется набор функций, которые позволяют процессу вызывать оператор перехода goto из одной функции в другую. Вызов Си-оператора goto позволяет процессу передать управление выполнением от одного оператора к другому лишь в рамках этой же функции. Функции, определенные в заголовке <setjmp.h> устраняют данное ограничение. Эти функции необходимо использовать лишь тогда, когда без них действительно нельзя обойтись. Например, если ошибка обнаружена в рекурсивной функции, то есть смысл сообщить об ошибке, а затем выполнить оператор перехода goto в основную функцию, т.е. как бы начать процесс сначала.
В заголовке <pwd.h> определяется набор функций, предназначенных для получения учетной информации о пользователях.
В заголовке <grp.h> определяется набор функций, предназначенных для получения учетной информации о группах, содержащейся в UNIX-файле /etc/group.
В заголовке <crypt.h> объявляется набор функций, предназначенных для шифрования и дешифрования данных. Это очень важные функции, обеспечивающие безопасность системы. Например, файлы пользовательских паролей и системных данных, которым необходима высокая степень защиты, должны быть зашифрованы так, чтобы ни один человек, не имеющий специального разрешения, не мог узнать, что они из себя представляют. Более того, чтобы читать и изменять эти объекты, уполномоченные лица должны знать секретные ключи дешифровки.
