C系统库

2025-12-21 09:52| 发布者: admin| 查看: 31| 评论: 0

C 语言的 “系统库” 需区分标准 C 库（ANSI/ISO C 标准定义）和平台相关系统库（如 Linux/POSIX、Windows 特有库）—— 前者是跨平台的核心库，后者是操作系统提供的扩展库。以下是完整分类梳理，覆盖主流平台，且标注核心用途和头文件：

一、标准 C 库（ANSI C / ISO C99/C11/C17，跨平台）

标准 C 库由 ISO 标准定义，所有合规编译器（GCC、Clang、MSVC）均实现，是 C 语言的基础库，按功能分类如下：

库类别	核心头文件	核心功能
基础通用	`<stdio.h>`	输入输出（printf/scanf/fopen/fclose/fread/fwrite 等）
	`<stdlib.h>`	内存管理（malloc/free/calloc/realloc）、进程退出（exit）、随机数（rand）、类型转换（atoi）等
	`<string.h>`	字符串操作（strlen/strcpy/strcmp/strcat/memcpy/memset 等）
	`<ctype.h>`	字符判断 / 转换（isalpha/isdigit/toupper/tolower 等）
	`<limits.h>`	基本数据类型取值范围（INT_MAX/CHAR_BIT 等）
	`<stddef.h>`	标准类型定义（size_t/NULL/offsetof 等）
	`<stdarg.h>`	可变参数处理（va_start/va_arg/va_end，支持 printf-like 函数）
	`<errno.h>`	错误码定义（errno）和错误描述（perror）
数学计算	`<math.h>`	数学函数（sin/cos/sqrt/pow/exp/log/abs/fabs 等）
	`<complex.h>`（C99+）	复数运算（C99 新增）
	`<tgmath.h>`（C99+）	通用数学类型宏（C99 新增，简化复数 / 实数函数调用）
时间 / 日期	`<time.h>`	时间获取（time ()）、转换（localtime/ctime）、计时（clock ()）等
字符编码	`<wchar.h>`（C95+）	宽字符（Unicode）操作（wcslen/wcscpy 等）
	`<wctype.h>`（C95+）	宽字符判断（iswalpha/iswdigit 等）
本地化	`<locale.h>`	区域设置（setlocale）、数字 / 货币格式（localeconv）
断言 / 调试	`<assert.h>`	调试断言（assert ()，Release 模式可禁用）
信号处理	`<signal.h>`	信号捕获（signal ()）、异常终止（raise ()）
浮点处理	`<fenv.h>`（C99+）	浮点环境控制（舍入模式、异常标志）
	`<float.h>`	浮点类型属性（FLT_MAX/DBL_PRECISION 等）
多字节字符	`<stdlib.h>`（部分）	多字节 / 宽字符转换（mbstowcs/wcstombs）
	`<wchar.h>`（部分）	多字节字符操作

二、POSIX 系统库（Linux/Unix/macOS/WSL，POSIX 标准）

这类库是 POSIX 标准（类 Unix 系统规范）扩展，非 ANSI C 标准，但 Linux/macOS 默认支持，也是你之前遇到sys/socket.h的所属范畴：

库类别	核心头文件	核心功能
进程 / 线程	`<pthread.h>`	多线程（pthread_create/pthread_join/pthread_mutex 等）
	`<unistd.h>`	进程控制（fork/exec/exit）、文件操作（read/write/close）、系统调用（getpid/chdir）
	`<sys/wait.h>`	进程等待（wait/waitpid）
	`<signal.h>`（扩展）	POSIX 信号（sigaction/sigqueue）
网络编程	`<sys/socket.h>`	套接字核心（socket/bind/listen/accept/connect）
	`<netinet/in.h>`	网络地址（sockaddr_in/INADDR_ANY/htons/ntohl）
	`<arpa/inet.h>`	IP 转换（inet_pton/inet_ntoa/inet_addr）
	`<netdb.h>`	域名解析（gethostbyname/getaddrinfo）
	`<sys/un.h>`	Unix 域套接字（本地进程通信）
文件 / 目录	`<sys/stat.h>`	文件属性（stat/lstat/chmod/chown）
	`<fcntl.h>`	文件控制（open/dup/fcntl，比 stdio.h 更底层）
	`<dirent.h>`	目录遍历（opendir/readdir/closedir）
	`<sys/file.h>`	文件锁（flock）
内存 / 共享内存	`<sys/mman.h>`	内存映射（mmap/munmap）、共享内存
	`<sys/shm.h>`	System V 共享内存（shmget/shmat/shmdt）
进程间通信（IPC）	`<sys/msg.h>`	System V 消息队列
	`<sys/sem.h>`	System V 信号量
	`<poll.h>`	I/O 多路复用（poll，替代 select）
	`<sys/select.h>`	I/O 多路复用（select）
系统信息	`<sys/utsname.h>`	获取系统信息（uname）
	`<sys/resource.h>`	系统资源限制（getrlimit/setrlimit）
时间 / 定时器	`<sys/time.h>`	高精度时间（gettimeofday）、定时器（setitimer）
	`<time.h>`（POSIX 扩展）	线程睡眠（nanosleep）、时钟（clock_gettime）
用户 / 权限	`<pwd.h>`	用户信息（getpwnam/getpwuid）
	`<grp.h>`	组信息（getgrnam/getgrgid）
	`<shadow.h>`	影子密码（仅 root 可访问）

三、Windows 系统库（非 POSIX，微软扩展）

Windows 不遵循 POSIX，提供自有系统库，替代 POSIX 功能，核心如下：

库类别	核心头文件	核心功能
套接字 / 网络	`<winsock2.h>`/`<ws2tcpip.h>`	Windows 套接字（WSAStartup/closesocket/WSACleanup，替代 sys/socket.h）
进程 / 线程	`<windows.h>`	进程（CreateProcess）、线程（CreateThread）、互斥锁（CreateMutex）
	`<process.h>`	简单进程 / 线程操作（_beginthread/_endthread）
文件 / 目录	`<windows.h>`	文件操作（CreateFile/ReadFile/WriteFile，替代 open/read）
	`<direct.h>`	目录操作（_mkdir/_rmdir/_chdir，替代 mkdir/rmdir/chdir）
系统信息	`<windows.h>`	获取系统信息（GetVersionEx）、环境变量（GetEnvironmentVariable）
同步 / IPC	`<synchapi.h>`	同步对象（WaitForSingleObject/SignalObjectAndWait）
	`<mmsystem.h>`	定时器（timeSetEvent）

四、关键说明（避坑 + 实用）

跨平台注意：
- 标准 C 库（如<stdio.h>/<stdlib.h>）可放心跨平台使用；
- POSIX 库（<sys/socket.h>/<pthread.h>）仅 Linux/macOS/WSL 支持，Windows 需用 MinGW 模拟或替换为 Windows API；
- Windows 特有库（<winsock2.h>/<windows.h>）无法在 Linux 运行。
库的链接方式：
- 标准 C 库（如<stdio.h>/<math.h>）：编译时默认链接，无需加-l参数；
- 数学库<math.h>：部分编译器（如 GCC）需加-lm（gcc test.c -o test -lm）；
- POSIX 线程库<pthread.h>：需加-lpthread（gcc test.c -o test -lpthread）；
- Windows 库：<winsock2.h>需链接ws2_32.lib（gcc test.c -o test -lws2_32或#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")）。
查找系统库的方法：
- Linux/macOS：用man命令查头文件（如man socket看 sys/socket.h 的用法），用pkg-config查库链接参数（如pkg-config --cflags --libs pthread）；
- Windows：查看 MSDN 文档（如 Winsock2 的官方文档）。
不要混淆 “头文件” 和 “库文件”：
- 头文件（.h）：声明函数 / 类型，告诉编译器 “有这个功能”；
- 库文件（.so/.a/.lib/.dll）：实现函数，编译时链接到可执行文件。