C 标准库 - ＜stddef.h＞和＜stdio.h＞详解

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C 标准库 - 

简介

库变量

库宏

实例

C 标准库 - 

简介

库变量

库宏

库函数

实例

C 标准库 - <stddef.h>

简介

<stdio.h> 是 C 语言中的一个标准库，它提供了一些常用的函数和类型定义，用于处理与大小相关的操作。

库变量

在 <stddef.h> 中定义的类型有：

  1. size_t：无符号整数类型，用于表示对象的大小。
  2. ptrdiff_t：有符号整数类型，用于表示两个指针之间的差值。
  3. wchar_t：宽字符类型，在处理宽字符时使用。

这些类型在 C 语言中经常被用于标准库函数中，以提供对大小、指针操作和宽字符的支持。

库宏

<stddef.h> 头文件中定义了一些常用的宏。

  1. NULL：空指针常量的值。
  2. offsetof(type, member-designator)：生成一个类型为 size_t 的整型常量，它表示结构体成员相对于结构体起始位置的字节偏移量。其中，type 表示结构体类型，member-designator 表示结构体成员的标识符。

值得注意的是，offsetof 宏只能用于标准数据类型中的结构体和联合体，不能用于位域。使用时应该遵循 C 语言的规范，同时需要注意不同编译器可能对其实现方式存在差异。

实例

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>int main() {int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};size_t size = sizeof(arr); // 计算数组 arr 的大小ptrdiff_t diff = &arr[5] - &arr[0]; // 计算指针差值printf("数组 arr 的大小为 %zu\n", size); // 使用 %zu 输出 size_t 类型printf("&arr[5] - &arr[0] 的差值为 %td\n", diff); // 使用 %td 输出 ptrdiff_t 类型struct Person {char name[20];int age;double height;};size_t offset = offsetof(struct Person, age); // 计算结构体成员偏移量printf("结构体成员 age 在结构体中的偏移量为 %zu\n", offset); // 使用 %zu 输出 size_t 类型return 0;
}

在这个示例中，我们首先定义了一个整型数组 arr，然后使用 sizeof 计算了数组的大小，并使用 & 运算符获取了数组中两个元素的地址，用于计算指针差值。接着我们定义了一个名为 Person 的结构体，使用 offsetof 宏计算了结构体成员 age 相对于结构体起始位置的偏移量，并将结果输出到屏幕上。最后返回 0 表示程序正常结束。

值得注意的是，在使用 size_t 和 ptrdiff_t 类型时，我们分别使用了 %zu 和 %td 作为格式化输出的占位符。这是因为 size_t 是无符号整数类型，而 ptrdiff_t 是有符号整数类型，它们的输出格式与普通的整型类型不同。

让我们编译并运行上面的程序，这将产生以下结果：

数组 arr 的大小为 40
&arr[5] - &arr[0] 的差值为 5
结构体成员 age 在结构体中的偏移量为 20

C 标准库 - <stdio.h>

简介

<stdio.h> 是 C 标准库中的头文件，它定义了与输入和输出相关的变量类型、宏和函数。这个头文件提供了对标准输入、标准输出和文件操作的支持。

库变量

  1. size_t：这是一种无符号整数类型，用于表示对象的大小。通常用于 sizeof 运算符的结果。例如，可以使用 size_t 来表示数组的大小或缓冲区的长度。

  2. FILE：这是一个结构体类型，用于表示文件流的信息。它包含了操作文件所需的所有信息，如文件指针、文件状态标志、读写位置等。通过使用 FILE 类型的指针，我们可以打开、关闭、读取和写入文件。

  3. fpos_t：这是一种类型，用于存储文件中任意位置的信息。它可以表示文件中的任何偏移量。fpos_t 类型的变量通常与 fseek 和 fgetpos 等函数一起使用，用于在文件中进行定位和操作。

库宏

下面是头文件 stdio.h 中定义的宏：

  1. NULL：这是一个空指针常量的值。通常用于初始化指针变量，以表示它们不指向任何有效的内存地址。

  2. _IOFBF、_IOLBF 和 _IONBF：这些宏用于 setvbuf 函数的第三个参数，用于设置文件的缓冲类型。_IOFBF 表示全缓冲，_IOLBF 表示行缓冲，_IONBF 表示无缓冲。

  3. BUFSIZ：这是一个整数值，代表了 setbuf 函数使用的缓冲区大小。对于标准 I/O 库而言，这通常是一个较大的数值（如 512 或 1024），以便提高读写效率。

  4. EOF：这是一个负整数值，用于表示已经到达文件结束或读写操作失败的情况。在标准输入输出函数中，当遇到文件结束或错误时，它们会返回 EOF。

  5. FOPEN_MAX：这是一个整数值，代表了系统可以同时打开的文件数量。通常情况下，它的值是一个较大的数值（如 256 或更多）。

  6. FILENAME_MAX：这是一个整数值，代表了字符数组可以存储的文件名的最大长度。如果实现没有任何限制，则该值应为推荐的最大值。

  7. L_tmpnam：这是一个整数值，代表了字符数组可以存储的由 tmpnam 函数创建的临时文件名的最大长度。

  8. SEEK_CUR、SEEK_END 和 SEEK_SET：这些宏用于在 fseek 函数中进行文件定位。它们分别表示当前位置、文件尾和文件开头。

  9. TMP_MAX：这是一个整数值，代表了 tmpnam 函数可生成的独特文件名的最大数量。

  10. stderr、stdin 和 stdout：这些宏是指向 FILE 类型的指针，分别对应于标准错误、标准输入和标准输出流。它们通常被用作默认的文件指针，以方便进行输入输出操作。

库函数

下面是头文件 stdio.h 中定义的函数：

为了更好地理解函数，请按照下面的序列学习这些函数，因为第一个函数中创建的文件会在后续的函数中使用到。
序号函数 & 描述
1int fclose(FILE *stream)
关闭流 stream。刷新所有的缓冲区。
2void clearerr(FILE *stream)
清除给定流 stream 的文件结束和错误标识符。
3int feof(FILE *stream)
测试给定流 stream 的文件结束标识符。
4int ferror(FILE *stream)
测试给定流 stream 的错误标识符。
5int fflush(FILE *stream)
刷新流 stream 的输出缓冲区。
6int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos)
获取流 stream 的当前文件位置，并把它写入到 pos。
7FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)
使用给定的模式 mode 打开 filename 所指向的文件。
8size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中。
9FILE *freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream)
把一个新的文件名 filename 与给定的打开的流 stream 关联，同时关闭流中的旧文件。
10int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)
设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset，参数 offset 意味着从给定的 whence 位置查找的字节数。
11int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos)
设置给定流 stream 的文件位置为给定的位置。参数 pos 是由函数 fgetpos 给定的位置。
12long int ftell(FILE *stream)
返回给定流 stream 的当前文件位置。
13size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中。
14int remove(const char *filename)
删除给定的文件名 filename，以便它不再被访问。
15int rename(const char *old_filename, const char *new_filename)
把 old_filename 所指向的文件名改为 new_filename。
16void rewind(FILE *stream)
设置文件位置为给定流 stream 的文件的开头。
17void setbuf(FILE *stream, char *buffer)
定义流 stream 应如何缓冲。
18int setvbuf(FILE *stream, char *buffer, int mode, size_t size)
另一个定义流 stream 应如何缓冲的函数。
19FILE *tmpfile(void)
以二进制更新模式(wb+)创建临时文件。
20char *tmpnam(char *str)
生成并返回一个有效的临时文件名，该文件名之前是不存在的。
21int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)
发送格式化输出到流 stream 中。
22int printf(const char *format, ...)
发送格式化输出到标准输出 stdout。
23int sprintf(char *str, const char *format, ...)
发送格式化输出到字符串。
24int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list arg)
使用参数列表发送格式化输出到流 stream 中。
25int vprintf(const char *format, va_list arg)
使用参数列表发送格式化输出到标准输出 stdout。
26int vsprintf(char *str, const char *format, va_list arg)
使用参数列表发送格式化输出到字符串。
27int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)
从流 stream 读取格式化输入。
28int scanf(const char *format, ...)
从标准输入 stdin 读取格式化输入。
29int sscanf(const char *str, const char *format, ...)
从字符串读取格式化输入。
30int fgetc(FILE *stream)
从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符），并把位置标识符往前移动。
31char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)
从指定的流 stream 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串内。当读取 (n-1) 个字符时，或者读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况而定。
32int fputc(int char, FILE *stream)
把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。
33int fputs(const char *str, FILE *stream)
把字符串写入到指定的流 stream 中，但不包括空字符。
34int getc(FILE *stream)
从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符），并把位置标识符往前移动。
35int getchar(void)
从标准输入 stdin 获取一个字符（一个无符号字符）。
36char *gets(char *str)
从标准输入 stdin 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串中。当读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况而定。
37int putc(int char, FILE *stream)
把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。
38int putchar(int char)
把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到标准输出 stdout 中。
39int puts(const char *str)
把一个字符串写入到标准输出 stdout，直到空字符，但不包括空字符。换行符会被追加到输出中。
40int ungetc(int char, FILE *stream)
把字符 char（一个无符号字符）推入到指定的流 stream 中，以便它是下一个被读取到的字符。
41void perror(const char *str)
把一个描述性错误消息输出到标准错误 stderr。首先输出字符串 str，后跟一个冒号，然后是一个空格。
42int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...)
格式字符串到 str 中。

实例

#include <stdio.h>int main() {FILE *file;char buffer[100];// 打开文件以供读取file = fopen("D://example.txt", "r");if (file == NULL) {printf("无法打开文件\n");return 1;}// 从文件读取数据并输出到控制台while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) {printf("%s", buffer);}// 关闭文件fclose(file);return 0;
}

这个示例演示了如何使用fopen函数打开一个文件，并使用fgets函数从文件中逐行读取数据存储到缓冲区中，然后使用printf函数将数据输出到控制台。最后，使用fclose函数关闭文件。

请注意，示例中假设当前目录下存在名为"example.txt"的文本文件，并且该文件可读。如果文件不存在或无法读取，程序将打印一条错误消息。

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