Стандартная библиотека С.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 28

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Язык Си был создан в AT&T’s Bell Laboratories начале 1970-х. В 1970-е язык программирования С пользовался невероятной популярностью. Множество университетов и организаций начали создание собственных вариантов языка, более подходящих для собственных нужд. Язык программирования С до стандартизации не обеспечивал встроенной функциональности (например отсутствовала операция ввода-вывода). С началом 1980-х проблемы совместимости между различными реализациями языка Си стали очевидными. Для поддержки функциональности требовалась стандартная библиотека языка С .

В 1983 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) сформировал комитет для принятия стандарта языка С, известный как «ANSI С». Эта работа вылилась в создание так называемого стандарта C89 в 1989 году. Часть итогового стандарта была набором библиотек, названная Стандартная библиотека ANSI С.

Стандартную библиотеку функций языка С можно разделить на две категории:

1. функции, которые имеются в библиотеке любой системы программирования языка С для различных операционных систем и различных архитектур компьютеров.

2. функции, которые являются уникальными в рамках какой-либо системы программирования, или обеспечивают доступ к специфическим возможностям конкретной операционной системы, или связаны с конкретной архитектурой компьютера.

Функции первой категории образуют переносимое ядро библиотеки; программы, в которых используются только такие библиотечные функции, могут быть перенесены в другую систему программирования, другую операционную систему и/или на другой тип архитектуры компьютеров с наименьшими затратами. Плата за универсальность и переносимость — невозможность воспользоваться специфическими средствами, предоставляемыми конкретной вычислительной средой.

Функции второй категории предоставляют возможность получить доступ к функциям ядра данной операционной системы, к внутренним структурам данных операционной системы, к регистрам используемых аппаратных устройств. Кроме того, ко второй категории относятся функции, которые добавлены в библиотеку, исходя из личных привязанностей разработчиков конкретной системы программирования — как им видится удобный набор средств для разработки различных алгоритмов. В современных системах программирования С в рамках общей тенденции к стандартизации такие необоснованные расширения библиотек сокращаются.

К сожалению, наборы функций второй категории не согласованы даже для различных систем программирования в рамках одной операционной системы на одном типе архитектур компьютеров. Библиотечные функции, обеспечивающие интерфейс для вызова одной и той же функции операционной системы, могут иметь не только разные параметры, но и разные названия.

Стандарт ANSI .

Стандартная библиотека ANSI Си состоит из 24 заголовочных файлов, каждый из которых можно подключать к программному проекту при помощи одной директивы. Каждый заголовочный файл содержит объявления одной или более функций, определения типов данных и макросы.

Библиотека обеспечивает поддержку основного набора математических функций, обработку строк, конвертацию типов, файловый и консольный ввод-вывод.

Она не содержит стандартный набор «контейнерных типов» как стандартная библиотека шаблонов языка C++, компоненты для работы с графическим пользовательским интерфейсом (GUI), сетью и прочей разнообразной функциональности.

Главным преимуществом маленькой стандартной библиотеки является упрощение работы с окружением ANSI Си по сравнению с другими языками, а следовательно и упрощение портирования программ на языке Си на новые платформы.

Библиотечные заголовочные файлы ANSI Си .

Некоторые языки обеспечивают функциональность стандартной библиотеки Си при помощи своих собственных библиотек. Библиотека может быть адаптирована для структур языка, но семантика операций остается схожей. Язык программирования C++, например, содержит функциональность стандартной библиотеки ANSI Си в пространстве имен std (например, std::printf, std::atoi, std::feof и т. д.), в заголовочных файлах со схожими именами как в Си («cstdio», «cmath», «cstdlib» и т. д.).

Для работы со строками существуют следующие библиотечные функции:

Прототипы всех функций работы со строками содержатся в файле string.h. Все функции работают со строками, завершающимися нулевым байтом ('\0'). Для работы с массивом символов, не имеющим в конце нулевого байта можно использовать функции преобразования буферов, описанные выше.

Определение класса символов и преобразование символов:

Все эти функции реализованы как макроопределения, заданные в файле ctype.h

Форматные преобразования данных:

Прототипы всех перечисленных функций содержатся в файле stdlib.h.

Функции ввода и вывода в стандартной библиотеке С позволяют читать данные из файлов или получать их с устройств ввода (например, с клавиатуры) и записывать данные в файлы, или выводить их на различные устройства (например, на принтер).

Функции ввода/вывода делятся на три класса:

1) Ввод/вывод верхнего уровня (с использованием понятия "поток").

2) Ввод/вывод для консольного терминала путем непосредственного обращения к нему.

3) Ввод/вывод нижнего уровня (с использованием понятия "дескриптор").

Функции ввода/вывода высокого уровня:

Прототипы всех функций ввода/вывода верхнего уровня содержатся в файле stdio.h.

Функции ввода/вывода для консольного терминала выделены в отдельную группу, потому что они используют специфические особенности компьютера (наличие специального видеоадаптера) и не являются переносимыми на другие типы компьютеров:

Прототипы функций содержатся в файле conio.h.

Математические функции:

Прототипы функций содержатся в файле math.h.

Следующие функции используются для динамического распределения памяти:

Прототипы функций содержатся в файле malloc.h или в файле alloc.h .

Функции calloc и malloc выделяют блоки памяти, функция malloc выделяет заданное число байтов, тогда как calloc выделяет и инициализирует нулями массив элементов заданного размера.

Следующие библиотечные функции предназначены для поиска и сортировки в массиве:

Прототипы функций содержатся в файле stdlib.h .

Функции работы со временем:

Прототипы функций работы со временем времени содержатся в файле time.h.

Функции работы со списком аргументов:

Прототипы функций работы со временем времени содержатся в файле stdarg.h.

Другие функции:

Прототипы всех функций описаны в stdiib.h.

Прототипы функций setjmp и longjmp содержатся в файле setjmp.h.

Библиотечные заголовочные файлы С++.

В современной спецификации для языка C++ заголовки указываются с использованием стандартных имен заголовков, которые не имеют расширения .h (т.е. заголовки C++ не означают имена файлов). Это просто стандартные идентификаторы, которые компилятор может обрабатывать так, как считает нужным (т.е. заголовок может быть преобразован в имя файла, но это вовсе необязательно.

В языке C++ также определены следующие заголовки, которые соответствуют С-заголовкам.

В стандартном языке C++ вся информация, связанная со стандартной библиотекой, определена в пространстве имен std. Следовательно, для получения прямого доступа к этим элементам после включения нужного заголовка вам придется использовать следующий оператор using:

using namespace std;

В качестве альтернативного варианта, чтобы не вносить целую библиотеку в глобальное пространство имен, каждый библиотечный идентификатор можно квалифицировать с помощью обозначения std::, например std::cout. Однако в этом случае квалификация каждого имени будет выглядеть весьма громоздко.

Ход работы.

1. Создать консольное приложение в MS Visual Studio 2008.

Рассмотрим порядок создания заготовки программы на языке Visual Studio 2008. После установки данного языка программирования на рабочем столе (или в меню пуск) появится иконка для запуска с названием «Microsoft Visual Studio 2008», выбирая которую на экране появится главное окно программы (рис. 1).

В самом верху окна располагается меню, с помощью которого можно осуществлять управление процессом создания, компиляции и отладки программ.

Создание программ осуществляется путем выбора в меню пункта

File->New->Project

после чего на экране появится диалоговое окно выбора типа проекта (рис. 2).

В данном окне в типах проектов (Projects types) следует выбрать пункт Win32, а в шаблонах (Templates) Win32 Console Application.

Все эти пункты показаны на рис. 2.

После этого внизу окна в поле Name (имя) следует ввести имя проекта (английскими буквами), например, lab 1, а в поле Location (расположение) указать папку, в которой будет располагаться проект, например, D:\temp. После заполнения всех указанных полей и нажатия на кнопку «OK» на экране появится окно настройки выбранного консольного проекта (рис. 3).

Здесь достаточно нажать на кнопку «Finish», после чего будет создан проект, а в главном окне появится список файлов консольного проекта (рис 4).

Слева в окне отображен список файлов проекта, из которых интерес представляет лишь файл lab1.cpp, т.к. в нем пишется непосредственно программа на языке C. Справа открыт файл lab1.cpp, в котором используется стандартный заголовочный файл проекта stdafx.h и главная функция программы _tmain() (аналог функции main()).

Вся логика программы должна заключаться внутри функции _tmain() .

Для того чтобы сохранить проект на внешнем носителе, например, Flash, необходимо открыть ранее указанную папку при создании проекта и в ней скопировать каталог с названием проекта, в данном случае - это каталог с именем lab1.

Чтобы загрузить ранее созданный проект в среду Visual Studio 2008 достаточно открыть пункт меню

File->Open->Project/Solution и в диалоговом окне указать файл проекта, находящегося в папке проекта, в данном случае - это папка lab1.

Для запуска и компиляции программы, написанной в данной среде, используется команда меню

Debug->Start Without Debugging или комбинация клавиш Ctrl+F5.

После запуска программы на экране появится окно консоли с результатом выполнения программы (рисунок 5):

Таким образом можно создавать проекты для лабораторной работы.

2. Написать программу с использованием функций printf() и scanf() в соответствии с номером своего варианта.

Варианты заданий.