Стандартная библиотека языка Си

В Курсе мы неоднократно используем различные стандартные функции, чтобы расширить возможности языка Си. Для этого мы подключаем соответствующие заголовочные файлы, например:

stdio.h, чтобы использовать функции printf и scanf для работы со стандартными потоками ввода и вывода;
math.h, чтобы использовать в вычислениях математические функции sqrt, pow, exp, fabs и др.;
stdlib.h, чтобы генерировать псевдослуайные числа с помощью функций rand и srand
и другие.

Все эти замечательные и полезные заголовочные файлы и функции не являются частью самого языка Си, а входят в так называемую стандартную библиотеку языка Си.

Стандартная библиотека языка Си — это набор отдельных файлов (включая заголовочные файлы), которые расширяют возможности языка Си и обеспечивают переносимость программ. Все эти файлы мы получаем вместе с компилятором языка Си.

Рис.1 Язык Си и стандартная библиотека

У нас есть компактное ядро языка Си и дополнительный большой набор инструментов — стандартная библиотека.

Чтобы пользоваться этими инструментами мы подключаем в программе стандартные заголовочные файлы, которые в данном случае являются интерфейсом к основным библиотечным функциям.

Например, если вы откроете заголовочный файл math.h и попробуете найти в нём функцию sqrt, то вы обнаружите там только заголовок-прототип функции sqrt (потому .h файлы называются заголовочными), но не определение функции. Реализации этой и других стандартных математический функций мы получаем уже в скомпилированном виде в специальных библиотечных файлах, например, libm.a (для систем на базе GNU/Linux). На этапе компиляции происходит связывание (линковка) прототипов функций с их скомпилированными реализациями.

С другими функциями стандартной библиотеки ситуация аналогичная.

Справочники функций

Где же брать информацию о том, какие функции предоставляет стандартная библиотека языка Си и как они работают?

Есть несколько основных источников информации:

стандарт языка Си (а точнее черновик стандарта, т.к. он обычно доступен бесплатно, а за стандарт надо платить);
документация к компилятору или IDE;
документация к операционной системе на базе GNU/Linux, через команду man, например: man 3 prinf выдаст справочную информация по функции printf. Эта же документация доступна и online;
учебники и справочники по языку C, включая те, что размещены в сети;

Справочные материалы имеют похожую структуру и обычно включают в себя как минимум несколько стандартных разделов:

описание;
использование;
возвращаемое значение;

Раздел Описание содержит описание того, для чего предназначена данная функция.

В разделе Использование указывается заголовочный файл, который требуется подключить, чтобы использовать данную функцию. Кроме того, здесь же описаны параметры, которые требуются функции для работы, а также тип возвращаемого значения.

Раздел Возвращаемые значения описывает, какие значения может вернуть функция и что они означают.

Эти три раздела, обычно, под тем или иным именем присутствуют в любом справочнике или документации. Кроме них могут присутствовать и другие разделы, содержащие дополнительную информация о функции: пример использования, известные проблемы, в каком стандарте функция была добавлена, какие есть похожие функции и пр.

Дополнительные материалы

1. Онлайн-ресурсы со справочными материалами по языку Си:

Черновики всех стандартов языка Си можно найти на сайте языка Си
online-версии man-ов на ОpenNet
wiki-справочник по языку C на cppreference
online-версия man-ов на английском здесь
подборка книг и учебников по языку Си в тг-канале Курса: часть 1 и часть 2