Описание Библиотеки Си

         

Чтение и запись данных


Функции ввода/вывода верхнего уровня позволяют передавать данные различными способами.

Операции чтения и записи в потоках начинаются с текущей. позиции в потоке, идентифицируемой как "file pointer"

(указатель файла) для потока. Указатель файла изменяется после выполнения операции чтения или записи.

Например, если Вы читаете один символ из потока, указатель файла продвигается на 1 байт, так что следующая операция начнется с первого несчитанного символа. Если поток открыт для добавления, указатель файла автоматически позиционируется

на конец файла перед каждой операцией записи.

Поток, связанный с таким устройством, как консольный терминал, не имеет указателя файла. Программы, которые перемещают указатель файла (с помощью функции fseek), будут иметь в этом случае неопределенный результат.


Функции read и write, как и функции ввода/вывода верхнего уровня, начинают выполнение очередной операции с текущей позиции в файле. Текущая позиция изменяется при каждой операции чтения или записи.

Функция eof может быть использована для проверки на конец файла.

Когда происходит ошибка, программы в/в нижнего уровня присваивают код ошибки переменной errno. Можно использовать функцию perror

для печати информации об ошибках в/в. Можно позиционировать указатель файла на определенную позицию в файле, используя функцию lseek. Используя функцию tell, можно определить текущую позицию указателя файла. Устройства типа консольного терминала не имеют указателя файла. Результат функций lseek и tell не определен, если они применяются к дескриптору, связанному с таким устройством.



Динамическое распределение памяти


Библиотека языка Си предоставляет механизм распределения динамической памяти (heap). Этот механизм позволяет динамически (по мере возникновения необходимости) запрашивать из программы дополнительные области оперативной памяти.

Работа функций динамического распределения памяти различается для различных моделей памяти, поддерживаемых системой программирования (смотри первую части книги).

В малых моделях памяти (tiny, small, medium) доступно для использования все пространство между концом сегмента статических данных программы и вершиной программного стека, за исключением 256-байтной буферной зоны непосредственно около вершины стека.

В больших моделях памяти (compact, large, huge) все пространство между стеком программы и верхней границей физической памяти доступно для динамического размещения памяти.

Следующие функции используются для динамического распределения памяти:



Функция

Краткое описание

calloc

выделить память для массива

free

освободить блок, полученный посредством функции calloc,

malloc или realloc

malloc

выделить блок памяти

realloc

переразместить ранее выделенный блок памяти, изменив его размер

sbrk

переустановить адрес первого байта оперативной памяти, недоступного программе (начала области памяти вне досягаемости программы)

Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

alloca

выделение блока памяти из программного стека

_expand

изменение размера блока памяти, не меняя местоположения блока

_ffree

освобождение блока, выделенного посредством функции fmalloc

_fmalloc

выделение блока памяти вне данного сегмента

_freect

определить примерное число областей заданного размера, которые можно выделить

_fmsize

возвращает размер блока памяти, на который указывает дальний (far) указатель

halloc

выделить память для большого массива (объемом более 64 Кбайтов)

hfree

освободить блок памяти, выделенный посредством функции halloc

_memavl

определить примерный размер в байтах памяти, доступной для выделения

_msize

определить размер блока, выделенного посредством функций calloc, malloc, realloc

_nfree

освобождает блок, выделенный посредством _nmalloc

_nmalloc

выделить блок памяти в заданном сегменте

_nmsize

определить размер блока, на которой указывает близкий (near) указатель

stackavail

определить объем памяти, доступной для выделения посредством функции alloca

<
Система программирования ТС

предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

brk

переустановить адрес первого байта оперативной памяти, недоступного программе (начала области памяти вне досягаемости программы)

allocmem

низкоуровневая функция выделения памяти

freemem

низкоуровневая функция возврата памяти операционной системе

coreleft

узнать, сколько осталось памяти для выделения в данном сегменте

farcalloc

выделить блок памяти вне данного сегмента

farcoreleft

определить, сколько памяти для размещения осталось вне данного сегмента

farmalloc

выделить блок памяти вне данного сегмента

farrealloc

изменить размер блока, ранее выделенного функцией farmalloc или farcalloc

farfree

освободить блок, ранее выделенный функцией farmalloc или farcalloc

Прототипы функций содержатся в файле malloc.h

для системы программирования MSC и в файле alloc.h для системы программирования ТС.

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

Функции _fmalloc и _nmalloc

подобны malloc,

за исключением того, что _fmalloc и _nmalloc

позволяют выделить блок байтов в том случае, когда существуют ограничения адресного пространства текущей модели памяти. Функция halloc выполняется аналогично calloc, но halloc

выделяет память для большого массива (больше 64 К).

Функции realloc и _expand

изменяют размер полученного блока.

Функция free (для calloc, malloc

и realloc), функция ffree (для _fmalloc), функция _nfree (для _nmalloc) и функция hfree (для halloc) освобождают память, которая была выделена ранее, и делают ее доступной для последующего распределения.

Функции _freect и _memavl

определяют: сколько памяти доступно для динамического выделения в заданном сегменте; _freect возвращает примерное число областей заданного размера, которые могут быть выделены; _memavl

возвращает общее число байтов, доступных для выделения.

Функции _msize (для calloc, malloc,

realloc и _expand), _fmsize (для _fmalloc) и _nmsize (для _nmalloc) возвращают размер ранее выделенного блока памяти.

Функция sbrk — это функция нижнего уровня для получения памяти. Вообще говоря, программа, которая использует функцию sbrk, не должна использовать другие функции выделения памяти, хотя их использование не запрещено.

Все выше описанные функции распределяли области памяти из общей памяти. Система программирования MSC предоставляет 2 функции, alloca

и stackavail, для выделения памяти из стека и определения количества доступной памяти в стеке.


Другие функции


Функция

Краткое описание

assert

проверка утверждения о состоянии переменных

getenv

получить значение переменной среды (окружения)

perror

напечатать сообщение об ошибке

putenv

изменить значение переменной среды

swab

поменять местами два смежных байта

rand

получить псевдо-случайное

число

srand

инициализация датчика случайных чисел

setjmp

запоминание точки для многоуровневого возврата

longjmp

многоуровневый возврат из функции

Прототипы всех функций, исключая assert, longjmp и setjmp, описаны в stdiib.h.

Assert — это макроопределение из файла assert.h.

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

Программы getenv и putenv предоставляют доступ к таблице среды процесса. Глобальная переменная environ также указывает на таблицу среды, но рекомендуется использование функций getenv

и putenv для доступа и изменения установленной среды вместо обращения к таблице среды напрямую.

Функция perror печатает диагностическое сообщение о последней ошибке, произошедшей при вызове какой-либо библиотечной функции.

Функция swab обычно используется для преобразования данных в формат других компьютеров, где используется иной порядок следования байтов в слове в оперативной памяти.



Форматные преобразования данных


Функция

Краткое описание

atof

преобразование строки, в представляемое ей число типа float

atoi

преобразование строки в число типа int (целое)

atol

преобразование строки в число типа long (длинное целое)

ecvt

преобразование числа типа double в строку

fcvt

преобразование числа типа double в строку

gcvt

преобразование числа типа double в строку

itoa

преобразование числа типа int в строку

ltoa

преобразование числа типа long в строку

ultoa

преобразование числа типа unsigned long в строку

Система программирования ТС

предоставляет также следующие функции:

Функция

Краткое описание

strtod

преобразование строки в число типа double (покрывает возможности atof)

strtol

преобразование строки в число типа long (покрывает возможности atol)

strtoul

преобразование строки в число типа unsigned long

Прототипы всех перечисленных функций содержатся в файле stdlib.h. Прототип функции atof содержится, кроме того, в файле math.h.



Функции работы со списком аргументов


Функция

Краткое описание

va_arg

выбрать аргумент из списка

va_end

переустановить указатель

va_start

установить указатель на начало списка аргументов

Эти макроопределения дают возможность получить доступ к аргументам функции, когда число аргументов переменно.

В системе программирования MSC для совместимости с ОС UNIX System V можно использовать включаемый файл vararg.h, для совместимости со стандартом ANSI на язык Си можно использовать включаемый stdarg.h. В этих файлах содержится две различных версии макроопределений.

В системе программирования ТС доступна только версия stdarg.h.



Функции работы со временем


Функция

Краткое описание

asctime

преобразование времени из структуры (внутренней формы) в символьную строку

ctime

преобразование времени из длинного целого (long int) в строку символов

gmtime

преобразование времени из целого (int) в структуру

localtime

преобразование времени из целочисленного (int) в структуру с локальной поправкой

tzset

установить переменную времени из переменной времени среды

Система программирования MSC предоставляет дополнительные функции:

Функция

Краткое описание

ftime

получить текущее время системы как структуру

time

получить текущее системное время как

длинное целое (long int)

utime

установить время изменения файла

Система программирования ТС предоставляет дополнительные функции:

Функция

Краткое описание

difftime

вычислить разность по времени

dostounix

преобразование времени из формате ОС MS-DOS в формат ОС UNIX

getdate

получить системную дату как структуру

getftime

получить системную дату

gettime

получить системное время как структуру

setdate

установить системную дату

setftime

установить системное время

settime

установить системное время

stime

установить системное время

unixtodos

преобразовать время из формата ОС UNIX в формат ОС MS-DOS

Функции time и ftime

возвращают текущее время как число секунд, прошедших с 1 января 1970 Гринвичского Всемирного времени. Эта величина может быть преобразована, скорректирована и сохранена посредством функций asctime, ctime, gmtime и localtime.

Функция utime устанавливает время модификации для указанного файла, используя текущее время или значение времени, заданное в структуре.

Функция ftime требует включения двух файлов: sys\types.h и sys\timeb.h. Прототип функции ftime содержится в sys\timeb.h.

Функция utime также требует включения двух файлов: sys\types.h и sys\utime.h. Прототип функции utime содержится в файле sys\utime.h.

Прототипы функций dostounix, getdate, gettime, setdate, settime, unixtodos содержатся в файле dos.h.

Прототипы функций getftime и setftime определены в файле io.h.

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

При

использования функции ftime или localtime, чтобы сделать поправку для местного времени, необходимо определить переменную командного языка операционной системы TZ.



Функции вода/вывода нижнего уровня


Функция

Краткое описание

close

закрыть файл

creat

создать файл

dup

создать второй дескриптор (handle) для файла

dup2

переназначить дескриптор (handle) для файла

eof

проверка на конец файла

lseek

позиционирование указателя файла в заданное место

open

открыть файл

read

читать данные из файла

sopen

открыть файл в режиме разделения

tell

получить текущую позицию указателя файла

write

записать данные в файл

Система программирования ТС

предоставляет дополнительно следующие функции:

Функция

Краткое описание

_creat

создать файл

creatnew

создать новый файл

creattemp

создать новый файл

_ореn

открыть файл

_read

чтение данных из файла

_write

запись данных в файл

Нижний уровень ввода и вывода не работает с буферизованными или форматированными данными. Для работы с файлами, открытыми посредством функции нижнего уровня, используется дескриптор файла (handle).

Для открытия файлов используются функции open

и _ореn; В ОС MS/DOC версии 3.0 или выше может быть использована функция sopen для открытия файлов с атрибутами режима разделения файла.

функции нижнего уровня, в отличие от функций верхнего уровня, не требуют включения файла stdio.h. Тем не менее нескольких общих констант, определенных в файле stdio.h, как, например, признак конца файла EOF, могут оказаться полезными. Если программа использует эти константы, необходимо включить файл stdio.h.

Прототипы функций нижнего уровня содержатся в файле io.h.



Функции вода/вывода с консольного терминала и порта


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

функция

Краткое описание

cgets

чтение строки с консоли

cprintf

запись данных на консольный терминал по формату

cputs

вывод строки на консольный терминал

getch

чтение символа с консоли

getche

чтение символа с консоли с эхо-печатью

kbhit

проверка нажатия клавиши на консоли

putch

вывод символа на консольный терминал

ungetch

возврат последнего прочитанного символа с консольного символа обратно с тем, чтобы он стал следующим символом для чтения

Система программирования MSC предоставляет дополнительно функцию cscanf - чтение данных с консоли по формату.

Система программирования ТС

предоставляет дополнительно функцию getpass

- ввод с терминала пароля без эхо-печати

Прототипы функций содержатся в файле conio.h. Устройства: консольный терминал и порт не могут быть открыты или закрыты перед выполнением в/в, поэтому функции fopen и fclose

не вызываются. Функции в/в с

консольного терминала позволяют читать и записывать строки (cgets

и cputs), форматированные данные (cscanf

и cprintf) и символы. Функция kbhit

определяет: было ли нажатие клавиши на консольном терминале. Эта функция позволяет определить наличие символов для ввода с клавиатуры до попытки чтения.



Функции вода/вывода высокого уровня


Функция

Краткое описание

clearerr

очистка флажка ошибки для потока

fclose

закрытие потока

fcloseall

закрытие всех открытых (на верхнем уровне) файлов

fdopen

создание потока для файла, ранее открытого на нижнем уровне, используя дескриптор

feof

проверка на конец потока

ferror

проверка флажка ошибок потока

flush

сброс буфера потока на связанное с ним внешнее устройство

fgetc

чтение символа из потока

fileno

получение дескриптора файла, связанного с потоком

fgetchar

чтение символа из стандартного потока ввода stdin

fgets

чтение строки из потока

flushall

сброс буферов всех потоков

fopen

открытие потока (открыть файл и связать его с потоком)

fprint

запись данных в поток по формату

fputc

запись символа в поток

fputchar

запись символа в стандартный поток вывода stdout

fputs

запись строки в поток

fread

неформатированное чтение данных из потока

freopen

повторное открытие потока в новом режиме

fscanf

чтение из потока по формату

fseek

перемещение указателя файла в заданную позицию

ftell

получение текущей позиции указателя файла

fwrite

неформатированная запись данных в поток

getc

чтение символа из потока (реализуется через макроопределение)

getchar

чтение символа из потока stdin

(версия макро)

gets

чтение строки из потока stdin

getw

чтение двух байтов (по размеру int)

в формате слова из потока

printf

запись данных в поток stdout

по формату

putc

запись символа в поток (версия макро)

putchar

запись символа в поток stdout (версия макро)

puts

запись строки в поток

putw

запись двух байтов (по размеру int)

в формате слова в поток

rewind

установка указателя по файлу на начало файла

scanf

чтение данных из потока stdin по формату

setbuf

управление буферизацией потока

setvbuf

управление буферизацией потока и размером буфера

sprintf

запись данных в строку по формату

sscanf

чтение данных из строки по формату

tempnam

сгенерировать имя временного файла в заданном каталоге

tmpfile

создать временный файл

ungetc

вернуть символ в поток

vfprintf

запись данных в поток по формату

vsprintf

запись данных в строку по формату

<
Система программирования MSC дополнительно предоставляет следующие функции:

Функция

Краткое описание

rmtemp

удаление временных файлов, созданных посредством функции tmpfile

tmpnam

сгенерировать имя временного файла

vprintf

запись данных в поток stdout по формату

Система программирования ТС

дополнительно предоставляет следующие функции:

Функция

Краткое описание

vfscanf

vscanf

vsscanf

эти функции подобны функциям fscanf, scanf

и sscanf, но принимают как параметр указатель на список аргументов — адресов переменных, которым присваиваются вводимые значения

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

Некоторые константы, определенные в stdio.h, могут быть полезны в программе:

константа EOF

код, возвращаемый как признак конца файла

константа NULL

значение указателя, который не содержит адрес никакого реально размещенного в оперативной памяти объекта

константа BUFSIZ

определяет размер буфера потока в байтах

имя типа FILE

структура, которая содержит информацию о потоке


Использование системных вызовов операционной системы MS-DOS


Функция

Краткое описание

bdos

вызов системы MS-DOS; используются только регистры DX и AL

dosexterr

получение значений регистров из системы MS-DOS вызовом 59H

FP_OFF

возвращает смещение far-указателя

FP_SEG

возвращает сегмент far-указателя

int86

вызов прерывания MS-DOS

int86x

вызов прерывания MS-DOS

intdos

системный вызов MS-DOS

intdosx

системный вызов MS-DOS

segread

возвращает текущее значение сегментных регистров

Прототипы функций и макроопределения содержатся в файле dos.h.

Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

inp

чтение с указанного порта в/в

outp

вывод в указанный порт в/в

Прототипы функций inp и outp

содержатся в файле conio.h.

Система программирования ТС

предоставляет дополнительно следующие функции:

Функция

Краткое описание

absread

чтение с диска по номеру сектора

abswrite

запись на диск по номеру сектора

bdosptr

вызов системы MS-DOS

country

определение способа записи времени в данной стране

ctrlbrk

установить реакцию на <CTRL/BREAK>

disable

отменить прерывания

enable

разрешить прерывания

freemem

освободить память

getinterrupt

возбудить прерывание

getcbrk

узнать установленную реакцию на <CTRL/BREAK>

getdfree

узнать объем свободного места на диске

getdta

узнать адрес области передачи данных диска

getfat

получить информацию из таблицы размещения файлов

getfatd

получить информацию из таблицы размещения файлов

getpsp

получить сегментный префикс для текущего программного адреса текущего выполняемого процесса

getvect

узнать значение вектора прерывания

getverify

узнать режим проверки записи на диск

harderr

регистрация функции обработки аппаратных ошибок

hardresume

возврат из функции обработки аппаратных ошибок

hardretn

возврат из функции обработки аппаратных ошибок

inport

ввести слово из порта

inportb

ввести байт из порта

intr

аналог функции int86

keep

зафиксировать программу в памяти

MK_FP

составить far-указатель из компонент

outport

вывести слово в порт

outportb

вывести байт в порт

parsfnm

выделение имени файла из командной строки MS-DOS

peek

получить значение слова по адресу

peekb

получить значение байта по адресу

poke

записать слово в память по адресу

pokeb

записать байт в память по адресу

randbrd

чтение с диска

randbwr

запись на диск

setdta

установить адрес области передачи данных диска

setvect

задать значение вектора прерывания

setverify

включить режим проверки записи на диск

sleep

задержка

unlink

удаление файла

<
Прототипы функций и макроопределения содержатся в файле dos.h.

Система программирования ТС предоставляет также следующие функции для обращения к BIOS (базовой подсистеме ввода/вывода операционной системы):

Функция

Краткое описание

bioscom

управление последовательным каналом

biosdisk

управление диском

biosequip

узнать конфигурацию аппаратуры

bioskey

управление клавиатурой

biosmemory

узнать объем оперативной памяти

biosprint

управление устройством печати

biostime

управление BIOS-таймером

Прототипы функций обращения к BIOS содержатся в файле bios.h.


КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ БИБЛИОТЕКИ


Ниже приводится краткое описание основных групп функций для быстрой ориентации в библиотеке. При этом вводятся основные понятия, используемые при описании библиотечных функций (в частности, связанные с организацией ввода/вывода). Также указывается, в каком стандартном включаемом (по директиве препроцессора #include) файле содержится описание прототипа функции, относящихся к ней структур данных и констант.



Математические функции


Функция

Краткое описание

abs

нахождение абсолютного значения выражения типа int

acos

вычисление арккосинуса

asin

вычисление арксинуса

atan

вычисление арктангенса х

atan2

вычисление арктангенса от у/х

cabs

нахождение абсолютного значения комплексного числа

ceil

нахождение наименьшего целого, большего или равного х

_clear87

получение значения и инициализация слова состояния сопроцессора и библиотеки арифметики с плавающей точкой

_control87

получение старого значения слова состояния для функций арифметики с плавающей точкой и установка нового состояния

cos

вычисление косинуса

cosh

вычисление гиперболического косинуса

exp

вычисление экспоненты

fabs

нахождение абсолютного значения типа double

floor

нахождение наибольшего целого, меньшего или равного х

fmod

нахождение остатка от деления х/у

_fpreset

повторная инициализация пакета плавающей арифметики

frexp

разложение х как произведения мантиссы на экспоненту 2n

hypot

вычисление гипотенузы

labs

нахождение абсолютного значения типа long

ldexp

вычисление х*2exp

log

вычисление натурального логарифма

log10

вычисление логарифма по основанию 10

matherr

управление реакцией на ошибки при выполнении функций математической библиотеки

modf

разложение х на дробную и целую часть

pow

вычисление х в степени у

sin

вычисление синуса

sinh

вычисление гиперболического синуса

sqrt

нахождение квадратного корня

_status87

получение значения слова состояния с плавающей точкой

tan

вычисление тангенса

tanh

вычисление гиперболического тангенса

Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

bessel

вычисление функции Бесселя

dieeetomsbin

преобразование плавающего числа двойной точности из IEEE-формата в Microsoft-формат

dmsbintoieee

преобразование плавающего числа двойной точности из Microsoft-формата в IEEE-формат

fieeetomsbin

преобразование числа с плавающей точкой из IEEE-формата в Microsoft-формат

fmsbintoieee

преобразование числа с плавающей точкой из Microsoft-формата в IEEE-формат

<
Система программирования ТС

предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

_matherr

управление реакцией на ошибки при выполнении функций из математической библиотеки

pow10

вычисление десятичной степени

Прототипы функций содержатся в файле math.h, за исключением прототипов функций _clear87, _control87, _fpreset, status87, которые определены в файле float.h. Функция matherr

(ее пользователь может задать сам в своей программе) вызывается любой библиотечной математической функцией при возникновении ошибки. Эта программа определена в библиотеке, но может быть переопределена пользователем, если она необходима, для установки различных процедур обработки ошибок.


Обнаружение ошибок


Когда происходит ошибка в операции с потоком, устанавливается в ненулевое значение флажок ошибки для потока. Можно использовать макроопределение ferror, чтобы определить, произошла ли ошибка.

После каждой ошибки флажок ошибки остается установленным до тех пор, пока не будет сброшен вызовом функции clearerr или rewind.



Операции над файлами


Функция

Краткое описание

access

определение прав доступа к файлу

chmod

изменение прав доступа к файлу

filelength

измерение длины файла

isatty

проверка, является ли устройство символьным

mktemp

генерация уникального имени файла

remove

уничтожение файла

rename

переименование файла

setmode

установить новые значения для параметров файла

Система программирования MSC предоставляет дополнительно следующие функции:

Функция

Краткое описание

chsize

изменение размера файла

fstat

получение информации о файле

locking

запирает область в файле (работает с версией ОС MS-DOS 3.0 и выше), временно запрещая к ней доступ со стороны других процессов, или отпирает эту область

slat

получение информации о файле

umask

установка маски для выбора режима работы по умолчанию

unlink

удаление файла

Система программирования ТС

предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

chmod

изменение прав доступа к файлу

lock

запирает область файла для доступа со стороны других процессов (работает с версией MS-DOS 3.0 и выше)

unlock

отпирает область (работает с версией MS-DOS 3.0 и выше)

Прототипы функций, за исключением функций fstat

и stat, содержатся в файле io.h; прототипы функций fstat и stat описаны в файле sys\stat.h.

Функции access, chmod, rename, stat и unlink оперируют с файлами, которые задаются через имя пути (pathname) -или через имя файла.

Функции chsize, filelength, isatty, locking, setmode,

fstat работают с уже открытыми файлами, которые определяются дескрипторами (handle) (смотри далее описание функций ввода/вывода нижнего уровня).



Определение класса символов и преобразование символов


Функция

Краткое описание

isalnum

проверка на букву или цифру

isalpha

проверка на букву

isascii

проверка на символ из набора кодировки ASCII

iscntrl

проверка на управляющий символ

isdigit

проверка на десятичную цифру

isgraph

проверка на печатный символ, исключая пробел

islower

проверка на малую букву

isprint

проверка на печатный символ

ispunct

проверка на знак пунктуации

isspace

проверка на пробельный символ

isupper

проверка на заглавную букву

isxdigit

проверка на шестнадцатеричную цифру

toascii

преобразование символа в код ASCII

tolower

проверка и преобразование в малую букву, если заглавная буква

toupper

проверка и преобразование малой буквы в заглавную

_tolower

преобразование буквы в малую (без проверки)

_toupper

преобразование буквы в заглавную (без проверки)

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



Открытие файлов


Файл должен быть открыт функциями open, sopen или creat до выполнения первой операции ввода или вывода с использованием функций нижнего уровня для этого файла.

Файл может быть открыт для чтения, записи, или для чтения и записи, может быть открыт в текстовом или в двоичном режиме.

Файл fcntl.h должен быть включен при открытии файла, так как содержит определения для флагов, используемых в функции open. В некоторых случаях также должны быть включены файлы sys\types.h и sys\stat.h.

Перечисленные функции возвращают дескриптор файла, который используется при последующих операциях с файлом. При вызове одной из функций открытия файла необходимо возвращаемое функцией значение присвоить целочисленной переменной и потом использовать значение этой переменной, чтобы обращаться к открытому файлу.



Переопределение дескрипторов (handle)


Когда программа начинает выполняться, пять дескрипторов (handle), соответствующих стандартным вводу, выводу, выводу сообщений об ошибках, порту и устройству печати, уже назначены. Пользователь может использовать значения этих дескрипторов при вызове функций ввода/вывода нижнего уровня.

Каждый из этих дескрипторов соответствует одному из стандартных потоков, значения этих дескрипторов таковы:

поток

значение дескриптора

stdin

0

stdout

1

stderr

2

stdaux

3

stdprn

4

Можно использовать эти дескрипторы файлов в программе без предварительного открытия этих файлов. Они автоматически открываются при запуске программы.

Так же, как с функциями для потоков, Вы можете использовать перенаправление, чтобы переопределить стандартный ввод и вывод.

Функции dup и dup2

позволяют назначать несколько handle для одного файла; эти функции обычно используются, чтобы связать дополнительные дескрипторы с уже используемыми файлами.



Поиск и сортировка


Следующие библиотечные функции предназначены для поиска и сортировки в массиве:

Функция

Краткое описание

bsearch

выполняет двоичный поиск

lfind

выполняет линейный поиск для заданного значения

lsearch

выполняет линейный поиск для заданного значения, которое добавляется

в массив, если не найдено

qsort

выполняет быструю сортировку

Прототипы функций содержатся в файле search.h в системе программирования

MSC, в файле stdlib.h в системе программирования ТС.



Работа с каталогами файловой системы


Функция

Краткое описание

chdir

изменение текущего рабочего каталога

getcwd

получить имя текущего рабочего каталога

mkdir

создать новый каталог

rmdir

удаление каталога

Система программирования ТС предоставляет, кроме перечисленных, следующие функции:

Функция

Краткое описание

findfirst

начало поиска файла по шаблону имени

findnext

продолжение поиска файла по шаблону имени

fnmerge

создание имени файла из отдельных компонент

fnsplit

разбиение имени файла на отдельные компоненты

getcurdir

узнать текущий каталог

getdisk

узнать текущее устройство

searchpath

поиск файла в различных каталогах

setdisk

задать текущее устройство

В системе программирования MSC прототипы функций содержатся в файле direct.h, в системе программирования ТС прототипы функций содержатся в файле dir.h.



Работа с областями памяти и строками


В стандартной библиотеке есть специальная группа Функций для обработки областей памяти, которые рассматриваются как последовательности байтов.

Если размер области, с которой необходимо работать, задается явно, будем называть такую область буфером.

Другое используемое понятие — строка. Отличие строки от буфера в том, что ее размер задается не явно, а определяется первым встретившимся при просмотре строки слева направо нулевым байтом (имеющим значение '\0'), причем считается, что этот нулевой байт также принадлежит строке.

Для копирования буферов, для присваивания каждому байту в пределах указанного буфера заданного значения и для сравнения содержимого двух буферов предназначены следующие функции:

Функция

Краткое описание

memccpy

копирует символы из одного буфера в другой до тех пор, пока не будет скопирован заданный символ или не будет скопировано определенное число символов

memchr

возвращает указатель на первое вхождение заданного символа в буфере

memcmp

сравнивает указанное число символов из двух буферов

memlcmp

сравнивает указанное число символов двух буферов, считая строчные и прописные буквы эквивалентными

memcpy

копирует указанное количество символов из одного буфера в другой

memset

инициализирует заданным значением указанное количество байтов в буфере

movedata

копирует определенное количество символов из одного буфера в другой, даже когда буфера находятся в разных сегментах

Прототипы перечисленных функций содержатся в файле memory.h (MSC) и в файлах mem.h и string.h (ТС).

Система программирования ТС

предоставляет дополнительно следующие функции для работы с буферами:

Функция

Краткое описание

memove

копирует указанное количество символов из одного буфера в другой

movmem

копирует указанное количество символов из одного буфера в другой

setmem

инициализирует заданным значением указанное количество байтов в буфере

Прототипы функций memmove

и movmem содержатся в файлах mem.h и string.h. Прототип функции setmem содержится в файле mem.h.


Для работы со строками существуют следующие библиотечные функции (ТС & MSC):

Функция

Краткое описание

strcat

катенация (склеивание) строк

strchr

найти первое вхождение заданного символа в строке

strcmp

сравнить две строки

strcpy

копировать одну строку в другую

strcspn

найти первое вхождение символа из заданного набора символов в строке

strdup

дублирование строки

strerror

сформировать в строке сообщение об ошибке, состоящее из двух частей: системной диагностики и необязательного добавочного пользовательского сообщения

stricmp

сравнить две строки, считая символы нижнего и верхнего регистров эквивалентными

strlen

вычислить длину строки

strlwr

преобразовать строку в нижний регистр (строчные буквы)

strncat

добавить n символов в строку

strncmp

сравнение n символов в двух строках

strncpy

скопировать n символов из одной строки в другую

strnicmp

сравнение n символов двух строк

strnset

установить n символов в строке в заданное значение

strpbrk

найти первое вхождение любого символа из заданного набора в строке

strrchr

найти последнее вхождение заданного символа в строке

strrev

инвертировать (перевернуть) строку

strset

установить все символы строки в заданное значение

strspn

найти первую подстроку из заданного набора символов в строке

strstr

найти первую подстановку одной строки (более короткой) в другой

strtok

найти следующую точку в строке

strupr

преобразовать строку в верхний регистр (заглавные буквы)

Кроме того, система программирования MSC предоставляет дополнительно функцию strcmpi (идентична функции stricmp), а система программирования ТС предоставляет функцию stpcpy (идентична функции strcpy, но возвращает в точку вызова другое значение).

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, вы можете использовать функции преобразования буферов, описанные выше.


СТАНДАРТНАЯ БИБЛИОТЕКА ЯЗЫКА СИ


ЧАСТЬ II

СТАНДАРТНАЯ БИБЛИОТЕКА ЯЗЫКА СИ

В языке Си стандартная библиотека более сильно интегрирована с языком по сравнению с другими языками программирования высокого уровня. Без использования функций стандартной библиотеки не может быть написана ни одна серьезная программа на языке Си, в частности потому, что в самом языке Си нет никаких средств ввода/вывода информации.

Стандартную библиотеку функций языка Си можно разделить на две категории: функции, которые имеются в библиотеке любой системы программирования языка Си для различных операционных систем и различных архитектур компьютеров, и 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 вкусовых привязанностей разработчиков конкретной системы программирования — как им видится удобный набор средств для разработки различных алгоритмов (сравните, например, функции setmem и memset). В современных системах программирования Си в рамках общей тенденции к стандартизации такие необоснованные расширения библиотек сокращаются, но в ранних системах программирования разнобой был крайне высок.

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


Эти несогласованности объясняются, с одной стороны, коммерческими соображениями — стремлением удержать под контролем рынок программного обеспечения, чтобы пользователи, начавшие программировать с использованием одной системы программирования, покупали затем более новые программные продукты той же фирмы, а с другой стороны, поздним появлением стандарта на язык и на его библиотеку и независимости эволюции от версии к версии каждой системы программирования. При этом, надо отметить, происходит постепенное сближение различных систем программирования по мере того, как каждая из них заимствует наиболее ценные идеи у конкурентов. Так, различия между библиотеками более поздних версий систем программирования MSC и ТС отчасти сокращены по сравнению с первыми версиями.

Данную часть книги следует рассматривать в первую очередь как справочник по стандартной библиотеке языка Си двух систем программирования — MSC и ТС — для компьютеров типа IBM PC. Она также будет полезна для разработчиков новых систем программирования Си, поскольку в ней проводится сравнение реализации различных библиотечных функций двух широко распространенных систем программирования.

Из-за ограничений по объему в книгу не вошло описание специальных графических библиотек Си систем программирования MSC и ТС.

Структура описания библиотеки такова: сначала дается краткое описание различных групп функций и вводятся основные

понятия, используемые далее при описании библиотечных функций. Затем приводится полное описание всех функций в алфавитном порядке.

Предпринята попытка дать детальное описание библиотечных функций, приводится описание используемых констант, как они описываются (с помощью директивы препроцессора #define) во включаемых файлах.

Авторы считают, что для эффективной разработки качественного программного обеспечения на языке Си программист должен представлять нижний уровень реализации языка и его стандартной библиотеки. Поэтому иногда дается описание деталей (в частности, связанных с использованием системных вызовов ОС и имен типов, введенных с помощью конструкции typedef), которые часто сознательно замалчиваются в документации по библиотекам.

По нашему мнению, пользователь должен обладать полной информацией, осознавая при этом, с какими проблемами он столкнется при переносе программ в новую версию системы программирования, в новую операционную систему или на компьютер другой архитектуры.

Обозначение ANSI, используемое в полном описании библиотеки, указывает, что отмеченная библиотечная функция включена в стандарт языка Си.


Стандартные потоки: stdin, stdout, stdeir, stdaux, stdprn.


Когда программа начинает выполняться, автоматически открываются пять потоков. Эти потоки — стандартный ввод (stdin), стандартный вывод (stdout), стандартный вывод для сообщений об ошибках (stderr),

стандартный последовательный порт (stdaux) и стандартное устройство печати (stdprn).

По умолчанию стандартный ввод/вывод и стандартный вывод сообщений об ошибках связывается с консольным терминалом.

Назначения по умолчанию для стандартного порта и стандартного устройства печати зависят от конфигурации аппаратуры компьютера; эти потоки обычно связываются с последовательным портом и принтером, но могут быть и не установлены в отдельных системах.

Следующие указатели на структуру типа. FILE определяются в файле stdio.h и могут использоваться в любом месте как указатели потоков:

extern FILE * stdin; — стандартный ввод

extern FILE * stdout; — стандартный вывод

extern FILE * stderr; — стандартный вывод сообщений об ошибках

extern FILE * sidaux; — стандартный порт

extern FILE * stdprn; — стандартное устройство печати

При запуске оттранслированной программы на выполнение можно использовать символы перенаправления в/в из командного языка MS-DOS ( <

, > или >> ) для переопределения стандартного ввода и вывода программы.

Можно переопределить stdin, stdout, stderr, stdaux или stdprn так, что они будут относиться к файлу на диске или устройству. Такие возможности предоставляет функция freopen.



Управление буферизацией потоков


Открытые файлы, для которых осуществляется высокоуровневый ввод/вывод, буферизуются по умолчанию, за исключением потоков stdin, stdout, stderr, stdaux, stdprn.

Потоки stderr и stdaux — не буферизованы. Если к ним применяется функция printf

или scanf, создается временный буфер. Для обоих потоков может задаваться буферизация с помощью функций setbuf

или setvbuf.

Буферизация для потоков stdin, stdout, stdprn выполняется следующим образом: буфер сбрасывается при его заполнении или когда вызванная библиотечная функция ввода/вывода завершает работу.

Использованием функции setbuf или setvbuf можно сделать поток небуферизованным или связать буфер с небуферизованным до этого потоком. Буфера, размещенные в системе, недоступны пользователю, кроме буферов, полученных с помощью setbuf

или setvbuf.

Буфера должны иметь постоянный размер, равный константе BUFSIZ в stdio.h.

Если используется setvbuf, размер буфера устанавливает пользователь. Буфера автоматически сбрасываются при их наполнении, или когда связанный с буфером файл закрывается, или когда происходит нормальное завершение программы.

Можно сбросить буфера в произвольный момент времени, используя функции fflush и flushall. Функция fflush

сбрасывает буфер одного заданного потока, а функция flushall

сбрасывает буфера всех потоков, которые открыты и буферизованы в данный момент.



Управление процессами


Функция

Краткое описание

abort

завершить процесс

execl

выполнить порождаемый процесс со списком аргументов

execle

выполнить порождаемый процесс со списком аргументов и заданным окружением (контекстом имен командного языка операционной системы)

execlp

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и список аргументов

execlpe

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и список аргументов

execv

выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов

execve

выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов и заданным окружением

execvp

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и массив аргументов

execvpe

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и массив аргументов

exit

завершить процесс

_exit

завершить процесс без скидывания буферов

signal

управление сигналом прерывания

spawnl

выполнить порождаемый процесс со списком аргументов

spawnle

выполнить порождаемый процесс со списком аргументов и заданным окружением

spawnlp

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и список аргументов

spawnlpe

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и список аргументов

spawnv

выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов

spawnve

выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов и задан ным окружением

spawnvp

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и массив аргументов

spawnvpe

выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и массив аргументов

system

выполнение команды MS-DOS

Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:

Функция

Краткое описание

getpid

получить номер процесса

onexit

выполнить функцию при завершении программы

Термин "процесс" относится к программе, которая выполняется под управлением операционной системы. Процесс состоит из кодов программы и данных, а также информации о состоянии процесса, такой, как число открытых файлов. Где бы ни выполнялась программа на уровне MS-DOS, запускается процесс. Можно запустить, остановить и управлять процессом из программы, используя функции управления процессом. Прототипы всех функций управления процессами объявлены в файле process.h (исключая функцию signal). Прототип функции signal


содержится в файле signal.h. Функции управления процессом позволяют следующее:

1) Узнать уникальный номер процесса (getpid).

2) Завершить процесс (abort, exit, _exit).

3) Управлять сигналами прерывания (signal).

4) Начать новый процесс (разновидности ехес

и spawn функции, system

функция).

Функции abort и _exit

осуществляют немедленное завершение без скидывания буферов потоков, функция exit осуществляет выход после скидывания буферов потоков. Функция system вызывает на выполнение заданную команду MS-DOS. Функции ехес и spawn

создают новый процесс, называемый порождаемым процессом. Разница между функциями ехес и spawn

в том, что spawn способна возвращать управление из порождаемого процесса к его родителю. Оба, и родитель, и порождаемый процесс, размещаются в памяти (если не указан флаг P_OVERLAY).

В функции ехес порождаемый процесс перекрывает порождающий процесс, так что возврат управления в родительский процесс невозможен (если не произошла ошибка во время попытки запуска на выполнение порождаемого процесса).

В таблице описывается способ формирования ехес

и spawn. Имя функции задается в первом поле. Второе поле определяет: используется ли переменная PATH для поиска файла для выполнения, который определяет порождаемый процесс.

Третье поле описывает метод передачи аргументов порождаемому процессу. Передача аргументов списком означает, что аргументы в порождаемый процесс передаются один за одним, в том порядке, как пользователь перечислил их в обращении к функции ехес или spawn. Передача аргументов массивом означает, что аргументы помещаются в массив и указатель на массив передается порождаемому процессу. Передача списком обычно используется, когда число аргументов постоянно и известно заранее, а метод передачи аргументов массивом полезен, когда число аргументов должно быть определено во время работы. Последнее поле определяет: унаследует ли порождаемый процесс от родителя окружение, или оно будет изменено для него.

Таблица 9.1.

функция

Использование PATH переменной

Способ передачи аргументов

Окружение

execl

spawnl

не использует PATH

список аргументов

наследует от родителя

execle

spawnle

не использует PATH

список аргументов

указатель на таблицу окружения (последний аргумент)

execlp

spawnlp

использует PATH

список аргументов

наследует от родителя

execlpe

spawnlpe

использует PATH

список аргументов

указатель на таблицу окружения (последний аргумент)

execv

spawnv

не использует PATH

массив аргументов

наследует от родителей

execve

spawnve

не использует PATH

массив аргументов

указатель на таблицу окружения (последний аргумент)

execvp

spawnvp

использует PATH

массив аргументов

наследует от родителя

execvpe

spawnvpe

использует PATH

массив аргументов

указатель на таблицу окружения (последний аргумент)


Ввод и вывод


Функции ввода и вывода в стандартной библиотеке Си 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").

В библиотеке есть также функции для работы с последовательным портом (СОМ), они отнесены условно ко второй группе.

функции ввода/вывода верхнего уровня обеспечивают буферизацию работы с файлами. Это означает, что, когда производится чтение информации из файла или запись информации в файл, обмен информацией осуществляется не между программой и указанным файлом, а между программой и промежуточным буфером, расположенным в оперативной памяти.

Если производится операция записи в файл, то информация из буфера записывается в файл при заполнении буфера или при закрытии файла (или при выполнении каких-то других условий, смотри ниже). Если информация считывается из файла, то она на самом деле берется из буфера, а в буфер информация считывается из файла при открытии файла и впоследствии каждый раз при исчерпании (опустошении) буфера. Буферизация ввода/вывода выполняется автоматически, она позволяет ускорить выполнение программы за счет уменьшения количества обращений к сравнительно медленно работающим внешним устройствам.

Для пользователя файл, открытый на верхнем уровне, представляется как последовательность считываемых или записываемых байтов. Чтобы отразить эту особенность организации ввода/вывода, предложено понятие "поток" (соответствует английскому слову stream). Когда файл открывается, с ним связывается поток, выводимая информация записывается "в поток", считываемая информация берется "из потока".

Когда поток открывается для ввода/вывода, он связывается со структурой типа FILE (имя типа FILE определяется с помощью конструкции typedef


в файле stdio.h). Структура содержит разнообразную информацию о файле. При открытии файла с помощью функции fopen

возвращается указатель на структуру типа FILE. Этот указатель (указатель потока) используется для последующих операций с файлом, пользователь не обязан вникать в способ организации потока, он только должен сохранить полученный указатель и передавать его значение всем библиотечным функциям, используемым для ввода/вывода через этот поток.

Функции в/в верхнего уровня дают возможность для буферизованного форматированного и неформатированного ввода/вывода.

Функции в/в верхнего уровня относятся к числу функций, одинаково реализуемых в различных ОС и на разных компьютерах, с их помощью пользователь имеет возможность писать переносимые программы.

Функции ввода/вывода для консоли и порта распространяют возможности функций ввода/вывода верхнего уровня на этот класс устройств, добавляя новые возможности.

Они позволяют читать или записывать на консоль (терминал) или в порт ввода/вывода (например, порт принтера). Функции в/в с портом читают или записывают данные побайтно. Некоторые дополнительные режимы устанавливаются для в/в с консоли (например: ввод с эхо-печатью символов и без эхо-печати).

Функции в/в для консоли и порта являются уникальными для компьютеров типа IBM/PC.

Функции в/в низкого уровня не выполняют буферизацию и форматирование данных; они позволяют непосредственно пользоваться средствами ввода/вывода операционной системы.

При низкоуровневом открытии файла (при помощи функции open) с ним связывается дескриптор (handle). Дескриптор является целым значением, характеризующим размещение информации об открытом файле во внутренних таблицах системы. Дескриптор используется при последующих операциях с файлом.

Функции в/в нижнего уровня из стандартной библиотеки целесообразно использовать при разработке своей собственной подсистемы ввода/вывода.

Функции в/в нижнего уровня переносимы в рамках некоторых систем программирования Си, в частности относящихся к ОС UNIX.


Высокоуровневое открытие файлов


Функции открытия потока возвращают указатель на тип FILE (этот указатель называют также указателем потока), этот указатель используется при дальнейших обращениях к потоку.



Закрытие файлов


Функция close закрывает открытые файлы. Открытые файлы также автоматически закрываются при неаварийном завершении программы.



Закрытие потоков


Функции fclose и fcloseall

закрывают поток или потоки. Функция fclose

закрывает один заданный поток, fcloseall — все потоки, кроме потоков stdin, stdout, stderr, stdaux, stdprn.

Если программа не выполняет закрытия потоков, потоки автоматически закрываются, когда программа завершается неаварийно. Однако следует закрывать потоки по завершении работы с ними, так как число потоков, которые могут быть открыты одновременно, ограничено.