From 645ad6f9aaa18ba5c4dd1b55b34fef216b361afb Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: rangersly <2281598291@qq.com> Date: Thu, 1 May 2025 12:07:30 +0800 Subject: [PATCH] Completed most of the records ADD: float ADD: limits lib ADD: complete stddef ADD: signal complete Merge branch 'master' into ccpp_lib FIX: lib delete stdjmp ADD: stdarg ADD: errno ADD: lib to time.h Merge branch 'master' into ccpp_lib Merge branch 'master' into ccpp_lib ADD: lib.md --- program/c_cpp/library/lib.md | 666 ++++++++++++++++++++++ program/c_cpp/universal/c_string.md | 14 +- program/c_cpp/universal/dynamic-memory.md | 8 + 3 files changed, 682 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/program/c_cpp/library/lib.md b/program/c_cpp/library/lib.md index 0b65ca4..d6c6b87 100644 --- a/program/c_cpp/library/lib.md +++ b/program/c_cpp/library/lib.md @@ -5,10 +5,676 @@ ## INDEX - [C](#C) + - [输入/输出 stdio](#stdio) + - [资源管理和系统交互 stdlib](#stdlib) + - [字符串处理 string](#string) + - [数学函数 math](#math) + - [字符处理 ctype](#ctype) + - [时间/日期 time](#time) + - [错误处理 errno](#errno) + - [断言 assert](#assert) + - [可变参数处理 stdarg](#stdarg) + - [信号处理 signal](#signal) + - [标准定义stddef](#stddef) + - [整数范围 limits](#limits) + - [浮点数特性 float](#float) + - [布尔类型(C99) stdbool](#stdbool) + - [固定大小整数(C99) stdint](#stdint) + - [复数运算(C99) complex](#complex) + - [泛型数学(C99) tgmath](#tgmath) : 类型泛型数学宏 + - [浮点环境(C99) fenv](#fenv) + - [多线程支持(C11) threads](#threads) + - [原子操作(C11) stdatomic](#stdatomic) + - [Unicode支持(C11) uchar](#uchar) - [CPP](#CPP) + - [STL](../STL/) - [SELF](#SELF) - [offsetof](./self/offsetof.h) - [string hash](./self/string_hash.c) - [thread pool](./self/thread-pool.cpp) --- + +## **stdio** + +大部分内容已经完善,请参阅这里[IO](../universal/io.md) + +--- + +## **stdlib** + +### 动态内存管理 + +- [看这里哦](../universal/dynamic-memory.md) + +### 程序终止与控制 + +- `void exit(int status)` + - 正常终止程序并调用atexit里注册的函数 + - 参数(返回码)设置为(`EXIT_SUCCESS`或`EXIT_FAILURE`) + +- `void abort(void)` + - 异常终止程序,不执行清理操作,直接终止进程(触发 SIGABRT 信号) + +- `int atexit(void (*func)(void))` + - 注册程序终止时执行的函数(按注册的逆序调用) + +### 系统交互 + +- `int system(const char* command)` + - 执行操作系统命令 + - 返回命令执行的状态码 + +- `char* getenv(const char* name)` + - 获取环境变量值 + - 返回的字符串不可修改 + +### 随机数生成 + +- `int rand(void)` + - 生成伪随机数 + - 范围 `0` 到 `RAND_MAX` + +- `void srand(unsigned int seed)` + - 设置随机数种子,通常用 `time(NULL)` 初始化 + +### 搜索与排序 + +- `void qsort(void* base, size_t nmemb, size_t size, + int (*compar)(const void*, const void*));` + - 快速排序数组 + +- `void* bsearch(const void* key, const void* base, + size_t nmemb, size_t size, + int (*compar)(const void*, const void*));` + - 在已排序数组中二分查找元素 + - 找到返回元素地址,否则返回 `NULL` + +### 数值转换 + +- `atoi`,`atof`,`atol` + - 将字符串转换为整数、浮点数、长整数 + - 无法检测错误 + +- `strtol`,`strtod` + - 更安全的字符串转换,可检测错误和进制 + +- `abs`,`labs`,`llabs` + - 返回 整数/长整数/长长整数 的绝对值 + +--- + +## **string** + +- [包含于这里](../universal/c_string.md) + +--- + +## **math** + +### **1. 基本数学运算** +#### **(1) 绝对值函数** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `int abs(int x)` | 整数绝对值(在 ``) | `abs(-5) = 5` | +| `double fabs(double x)` | 浮点数绝对值 | `fabs(-3.14) = 3.14` | +| `long labs(long x)` | 长整数绝对值 | `labs(-100L) = 100` | + +#### **(2) 幂与开方** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `double pow(double x, double y)` | 计算 \( x^y \) | `pow(2, 3) = 8.0` | +| `double sqrt(double x)` | 平方根 \( \sqrt{x} \) | `sqrt(16) = 4.0` | +| `double cbrt(double x)` (C99) | 立方根 \( \sqrt[3]{x} \) | `cbrt(27) = 3.0` | +| `double hypot(double x, double y)` | 计算 \( \sqrt{x^2 + y^2} \)(直角三角形的斜边) | `hypot(3, 4) = 5.0` | + +#### **(3) 取整与余数** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `double ceil(double x)` | 向上取整 | `ceil(3.2) = 4.0` | +| `double floor(double x)` | 向下取整 | `floor(3.9) = 3.0` | +| `double round(double x)` (C99) | 四舍五入 | `round(3.5) = 4.0` | +| `double trunc(double x)` (C99) | 截断小数部分 | `trunc(3.9) = 3.0` | +| `double fmod(double x, double y)` | 浮点数取余 | `fmod(5.5, 2) = 1.5` | +| `double remainder(double x, double y)` (C99) | IEEE 754 标准余数 | `remainder(10, 3) = 1.0` | + +### **2. 三角函数(角度单位：弧度)** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `double sin(double x)` | 正弦函数 | `sin(M_PI/2) ≈ 1.0` | +| `double cos(double x)` | 余弦函数 | `cos(0) = 1.0` | +| `double tan(double x)` | 正切函数 | `tan(M_PI/4) ≈ 1.0` | +| `double asin(double x)` | 反正弦(结果在 \([-π/2, π/2]\)) | `asin(1) ≈ 1.5708` | +| `double acos(double x)` | 反余弦(结果在 \([0, π]\)) | `acos(0) ≈ 1.5708` | +| `double atan(double x)` | 反正切(结果在 \([-π/2, π/2]\)) | `atan(1) ≈ 0.7854` | +| `double atan2(double y, double x)` | 计算 \( \arctan(y/x) \)(考虑象限) | `atan2(1, 1) ≈ 0.7854` | + +**注意**： +- 使用三角函数时,通常需要先转换角度为弧度： + ```c + double degrees = 45.0; + double radians = degrees * (M_PI / 180.0); + printf("sin(45°) = %f\n", sin(radians)); + ``` +- `M_PI` 不是标准 C 定义的常量,但大多数编译器支持(需 `#define _USE_MATH_DEFINES`). + +### **3. 指数与对数函数** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `double exp(double x)` | 自然指数 \( e^x \) | `exp(1) ≈ 2.71828` | +| `double exp2(double x)` (C99) | \( 2^x \) | `exp2(3) = 8.0` | +| `double log(double x)` | 自然对数 \( \ln(x) \) | `log(10) ≈ 2.30259` | +| `double log10(double x)` | 常用对数 \( \log_{10}(x) \) | `log10(100) = 2.0` | +| `double log2(double x)` (C99) | 二进制对数 \( \log_2(x) \) | `log2(8) = 3.0` | + +### **4. 双曲函数** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `double sinh(double x)` | 双曲正弦 | `sinh(1) ≈ 1.1752` | +| `double cosh(double x)` | 双曲余弦 | `cosh(0) = 1.0` | +| `double tanh(double x)` | 双曲正切 | `tanh(1) ≈ 0.7616` | + +### **5. 误差与伽马函数(C99)** +| 函数 | 描述 | +|------|------| +| `double erf(double x)` | 误差函数 | +| `double erfc(double x)` | 互补误差函数 | +| `double tgamma(double x)` | 伽马函数 \( \Gamma(x) \) | +| `double lgamma(double x)` | \( \ln(\|\Gamma(x)\|) \) | + +### **6. 浮点数操作** +| 函数 | 描述 | +|------|------| +| `double frexp(double x, int *exp)` | 分解浮点数为尾数和指数 | +| `double ldexp(double x, int exp)` | \( x \times 2^{exp} \) | +| `double modf(double x, double *intpart)` | 分离整数和小数部分 | + +### **7. 其他函数** +| 函数 | 描述 | +|------|------| +| `double fmax(double x, double y)` (C99) | 返回较大值 | +| `double fmin(double x, double y)` (C99) | 返回较小值 | +| `double fdim(double x, double y)` (C99) | 返回 \( x - y \)(如果 \( x > y \),否则 0) | +| `double copysign(double x, double y)` (C99) | 返回 `x` 的绝对值 + `y` 的符号 | + +### **8. 宏与常量** +| 宏 | 描述 | +|------|------| +| `INFINITY` | 表示无穷大(如 `1.0 / 0.0`) | +| `NAN` | 表示非数字(如 `0.0 / 0.0`) | +| `HUGE_VAL` | 表示极大值(溢出时返回) | +| `M_E` | 自然对数底 \( e \)(非标准) | +| `M_PI` | 圆周率 \( \pi \)(非标准) | + +--- + +## **ctype** + +`` 是 C 语言标准库中用于**字符分类和转换**的头文件,提供了一系列函数用于判断字符的类型(如字母、数字、空白符等)以及大小写转换.这些函数通常以 `int` 类型参数(字符的 ASCII 值)作为输入,并返回 `int` 类型(非零表示真,零表示假). + +### **1. 字符分类函数** +这些函数用于检查字符是否属于特定类别,返回 **非零值(真)** 或 **0(假)**. + +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `int isalpha(int c)` | 检查 `c` 是否是字母(`A-Z` 或 `a-z`) | `isalpha('A')` → 非零 | +| `int isdigit(int c)` | 检查 `c` 是否是数字(`0-9`) | `isdigit('5')` → 非零 | +| `int isalnum(int c)` | 检查 `c` 是否是字母或数字 | `isalnum('a')` → 非零 | +| `int isxdigit(int c)` | 检查 `c` 是否是十六进制数字(`0-9`、`A-F`、`a-f`) | `isxdigit('F')` → 非零 | +| `int islower(int c)` | 检查 `c` 是否是小写字母(`a-z`) | `islower('a')` → 非零 | +| `int isupper(int c)` | 检查 `c` 是否是大写字母(`A-Z`) | `isupper('A')` → 非零 | +| `int isspace(int c)` | 检查 `c` 是否是空白字符(` `、`\t`、`\n`、`\r`、`\v`、`\f`) | `isspace(' ')` → 非零 | +| `int isblank(int c)` (C99) | 检查 `c` 是否是空白(` ` 或 `\t`) | `isblank('\t')` → 非零 | +| `int isprint(int c)` | 检查 `c` 是否是可打印字符(包括空格) | `isprint('A')` → 非零 | +| `int isgraph(int c)` | 检查 `c` 是否是可打印字符(**不包括空格**) | `isgraph(' ')` → 0 | +| `int iscntrl(int c)` | 检查 `c` 是否是控制字符(ASCII 0-31 或 127) | `iscntrl('\n')` → 非零 | +| `int ispunct(int c)` | 检查 `c` 是否是标点符号(非字母、数字、空格) | `ispunct('!')` → 非零 | + +### **2. 字符转换函数** +| 函数 | 描述 | 示例 | +|------|------|------| +| `int tolower(int c)` | 将 `c` 转换为小写字母(如果 `c` 是大写字母) | `tolower('A')` → `'a'` | +| `int toupper(int c)` | 将 `c` 转换为大写字母(如果 `c` 是小写字母) | `toupper('a')` → `'A'` | + +**注意**： +- 如果 `c` 不是字母,`tolower()` 和 `toupper()` 直接返回 `c`. +- 这些函数只适用于 ASCII 字符,不适用于 Unicode. + +--- + +## **time** +### **1. 时间表示方式** +#### **(1) `time_t`** +- `typedef long time_t;`(通常是自 1970-01-01 00:00:00 UTC 的秒数,即 **Unix 时间戳**) +- `time_t now = time(NULL); // 获取当前时间戳` + +#### **(2) `struct tm`** +存储**分解时间**(Broken-Down Time),包含以下字段 +```c +struct tm { + int tm_sec; // 秒 [0, 60](60 用于闰秒) + int tm_min; // 分钟 [0, 59] + int tm_hour; // 小时 [0, 23] + int tm_mday; // 月中的第几天 [1, 31] + int tm_mon; // 月份 [0, 11](0 = 一月) + int tm_year; // 自 1900 年起的年份 + int tm_wday; // 星期几 [0, 6](0 = 周日) + int tm_yday; // 年中的第几天 [0, 365] + int tm_isdst; // 夏令时标志(>0: 夏令时,=0: 非夏令时,<0: 未知) +}; +``` + +#### **(3) `clock_t`** +- `typedef long clock_t;`(表示 CPU 时间,单位通常是**时钟滴答**) + +### **2. 时间获取函数** +#### **(1) `time()`** +- `time_t time(time_t *timer);` +- 获取当前日历时间(Unix 时间戳). + +#### **(2) `clock()`** +- `clock_t clock(void);` +- 获取程序运行的 **CPU 时间**(单位是 `CLOCKS_PER_SEC` 的分数). + +#### **(3) `difftime()`** +- `double difftime(time_t end, time_t start);` +- 计算两个 `time_t` 时间的差值(单位：秒). + +### **3. 时间转换函数** +#### **(1) `gmtime()`** +- `struct tm *gmtime(const time_t *timer);` +- 将 `time_t` 转换为 **UTC 时间**(世界标准时间). + +#### **(2) `localtime()`** +- `struct tm *localtime(const time_t *timer);` +- 将 `time_t` 转换为 **本地时间**(受时区和夏令时影响). + +#### **(3) `mktime()`** +- `time_t mktime(struct tm *timeptr);` +- 将 `struct tm` 转换回 `time_t`(自动调整非法时间). + +#### **(4) `asctime()`** +- `char *asctime(const struct tm *timeptr);` +- 将 `struct tm` 转换为固定格式的字符串(如 `"Sun Jan 1 00:00:00 2023\n"`). + +#### **(5) `ctime()`** +- `char *ctime(const time_t *timer);` +- 将 `time_t` 转换为本地时间的字符串 + +#### **(6) `strftime()`(更灵活的格式化)** +- `size_t strftime(char *str, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr);` +- `strftime(buf, sizeof(buf), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", t);` +- **功能**：自定义时间格式 +- **常用格式符**： + | 格式符 | 说明 | 示例 | + |--------|------|------| + | `%Y` | 年份(4 位) | 2024 | + | `%m` | 月份(01-12) | 02 | + | `%d` | 日(01-31) | 15 | + | `%H` | 小时(00-23) | 14 | + | `%M` | 分钟(00-59) | 30 | + | `%S` | 秒(00-60) | 45 | + | `%A` | 星期全名 | Monday | + | `%a` | 星期缩写 | Mon | + | `%B` | 月份全名 | February | + | `%b` | 月份缩写 | Feb | + | `%c` | 完整日期时间 | Mon Feb 15 14:30:45 2024 | + +--- + +## **errno** +### **1. `errno` 全局变量** +`extern int errno; // 声明全局错误变量` +- 当标准库函数执行失败时,会设置 `errno` 为特定的错误码. +- **特点** + - 由系统或库函数自动设置,**程序启动时初始化为 0**(表示无错误). + - **每个线程有独立的 `errno`**(多线程安全). + - 必须在函数返回后**立即检查**,否则可能被后续操作覆盖. + +### **2. 标准错误码宏** +| 宏 | 值 | 描述 | +|----|---|------| +| `EPERM` | 1 | 操作不允许(权限不足) | +| `ENOENT` | 2 | 文件或目录不存在 | +| `EINTR` | 4 | 系统调用被中断 | +| `EIO` | 5 | 输入/输出错误 | +| `EBADF` | 9 | 错误的文件描述符 | +| `EAGAIN` | 11 | 资源暂时不可用(可重试) | +| `ENOMEM` | 12 | 内存不足 | +| `EACCES` | 13 | 权限不足 | +| `EFAULT` | 14 | 错误的地址 | +| `EBUSY` | 16 | 资源忙 | +| `EEXIST` | 17 | 文件已存在 | +| `EINVAL` | 22 | 无效参数 | +| `ENFILE` | 23 | 系统打开文件数过多 | +| `EMFILE` | 24 | 进程打开文件数过多 | +| `ENOSPC` | 28 | 设备无剩余空间 | +| `EDOM` | 33 | 数学参数超出定义域 | +| `ERANGE` | 34 | 结果超出范围 | + +### **3. 错误处理函数** +- **(1) `perror()`** + - `void perror(const char *s);` + - 打印错误描述(自动附加 `errno` 对应的错误信息). + +- **(2) `strerror()`** + - `char *strerror(int errnum);` + - 返回错误码对应的字符串描述. + +### **4. 使用场景** +- **(1) 文件操作错误处理** +- **(2) 数学函数错误处理** +- **(3) 动态内存分配错误** + +### **5. 注意事项** +1. **`errno` 的线程安全性**： + - 在多线程环境中,`errno` 是线程局部的(每个线程独立维护). +2. **`errno` 的初始化**： + - 程序启动时 `errno` 为 0,调用成功**不会清零**(需手动重置). +3. **`errno` 的检查时机**： + - 必须在函数返回后**立即检查**,否则可能被后续操作覆盖. +4. **不可直接修改 `errno`**： + - 除非明确需要设置错误码,否则不应手动修改 `errno`. + +--- + +## **assert** +`` 是 C 语言标准库中用于**程序断言(Assertion)**的头文件,它提供了一个宏 `assert()`,用于在程序运行时检查条件是否满足,如果条件为假(`false`),则终止程序并输出错误信息. + +- `void assert(int expression);` + - 如果 `expression` 为 `0`(假) + 1. 打印错误信息(包含文件名、行号、断言条件). + 2. 调用 `abort()` 终止程序. + - 如果 `expression` 非 `0`(真),则不做任何操作. + +- **2. 启用/禁用断言** + - **(1) 调试模式(默认启用)** + - 不定义 `NDEBUG` 宏,`assert()` 生效： + +- **(2) 发布模式(禁用断言)** + - 定义 `NDEBUG` 宏,`assert()` 会被忽略 + +- **3. 使用场景** + - **(1) 检查函数参数合法性** + - **(2) 检查程序逻辑** + - **(3) 调试复杂条件** + +- **4. 注意事项** + - 仅在 *调试模式(`NDEBUG` 未定义)* 下生效. + - 在发布版本中可以通过定义 `NDEBUG` 宏禁用断言. + - *`assert` 不能替代错误处理* + +--- + +## **stdarg** +`` 是 C 语言标准库中用于处理**可变参数**的头文件，它允许函数接受不定数量的参数，类似于 `printf()` 和 `scanf()` 的实现方式。 + +### **1. 核心宏和类型** +#### **(1) `va_list`** +- 用于声明一个变量，该变量将保存可变参数列表 + +#### **(2) `va_start`** +- **宏**：`void va_start(va_list ap, last_arg);` +- **功能**：初始化 `va_list` 使其指向第一个可变参数 +- **参数**： + - `ap`：`va_list` 对象 + - `last_arg`：最后一个固定参数的名称 + +#### **(3) `va_arg`** +- **宏**：`type va_arg(va_list ap, type);` +- **功能**：获取下一个参数的值 +- **参数**： + - `ap`：`va_list` 对象 + - `type`：期望获取的参数类型 +- **示例**： + ```c + int num = va_arg(args, int); + ``` + +#### **(4) `va_end`** +- **宏**：`void va_end(va_list ap);` +- **功能**：清理 `va_list` 对象 +- **注意**：必须在使用完参数后调用 +- **示例**： + ```c + va_end(args); + ``` + +### **3. 重要注意事项** +1. **没有类型检查**： + - 编译器无法验证参数类型，错误使用会导致未定义行为 + - **错误示例**： + ```c + int num = va_arg(args, double); // 如果传入的是int，将导致未定义行为 + ``` + +2. **必须知道参数数量**： + - 通常第一个参数用于指定后续参数的数量（如`printf`使用格式化字符串） + +3. **必须调用`va_end`**： + - 忘记调用可能导致内存泄漏或崩溃 + +4. **避免类型混用**： + - 如果函数期望`int`但传入`float`，行为是未定义的 + +### **5. 总结** +| **宏/类型** | **功能** | +|------------|---------| +| `va_list` | 保存可变参数列表 | +| `va_start` | 初始化参数列表 | +| `va_arg` | 获取下一个参数 | +| `va_end` | 清理参数列表 | + +--- + +## **signal** + +### **信号概述** + +- *信号* 是操作系统发送给进程的一种异步通知,用于告知进程发生了某种事件 +- 由以下方式触发 + - Ctrl - C + - 硬件异常 + - 其他进程发送 + - 操作系统事件 + +- **标准信号列表** + +|信号 |值 |行为 |描述 | +|--------|----|------|----------------------| +|SIGHUP |1 |A |挂起或控制进程终止 | +|SIGINT |2 |A |C + c | +|SIGFPE |8 |C |浮点异常 | +|SIGKILL |9 |AEF |kill -9 强制杀死 | +|SIGSEGV |11 |C |无效的内存引用 | +|SIGPIPE |13 |A |管道破裂 | +|SIGALRM |14 |A |闹钟alarm()信号 | +|SIGTERM |15 |A |kill默认 | +|SIGCHLD |17 |B |子进程结束 | + + - A 终止进程 + - B 忽略 + - C 终止进程并core dump + - D 暂停 + - E 不能捕获 + - F 不可忽略 + +- **信号处理函数** + - `void (*signal(int sig, void (*handler)(int)))(int);` + - 设置信号 sig 的处理函数 handler + - handler : `SIG_IGN` 或 `SIG_DFL` 或信号处理函数 + - 成功:返回之前的信号处理函数 + - 失败:返回 `SIG_ERR` + - `signal(SIGINT, handler); // 捕获 Ctrl+C` + + - `int raise(int sig);` + - 向当前进程发送信号 `sig` + +- **实际开发的使用场景** + - 捕获 `SIGTERM` 进行资源清理 + - 忽略 `SIGINT` 让程序不被 `Ctrl+C` 杀死 + - 捕获 `SIGSEGV` 记录错误信息 + - 使用 `SIGALRM` 实现超时机制 + +--- + +## **stddef** + +定义基本类型和宏的头文件,提供与平台无关的类型定义和常用常量,在各种底层编程和跨平台开发中非常有用 + +1. **核心定义** +- `#define NULL ((void *)0)` + - 表示空指针 + +- `typedef unsigned int size_t;` + - 实际类型取决于平台 + +- `typedef int ptrdiff_t;` + - 指针差值类型,表示两个指针之间的差值 + - 实际类型取决于平台 + +- `#define offsetof(type, member) ((size_t)&(((type *)0)->member))` + - 计算结构体成员的字节偏移量 + +- `typedef unsigned short wchar_t;` + - 宽字符类型 + - 实际类型取决于平台 + +2. 跨平台注意 +- `size_t`实际大小 + - 32 位系统通常是 `unsigned int` + - 64 位系统通常是 `unsigned long` +- NULL 的实现差异 + - C 中定义为 `((void *)0)` + - C++ 中可能是 `0` 或 `nullptr` + - 偏移量计算的限制:`offsetof`不能用于非标准布局类型(如含虚函数的 C++ 类) + +--- + +## **limits** +定义基本数据类型取值范围,提供了各种整数类型的最大值和最小值的宏定义 + +- **1. 核心宏定义** +| 宏 | 含义 | 典型值（32位系统） | +|----|------|------------------| +| `CHAR_BIT` | 一个字节的位数 | 8 | +| `SCHAR_MIN` | `signed char` 最小值 | -128 | +| `SCHAR_MAX` | `signed char` 最大值 | 127 | +| `UCHAR_MAX` | `unsigned char` 最大值 | 255 | +| `CHAR_MIN` | `char` 最小值（取决于实现） | -128 或 0 | +| `CHAR_MAX` | `char` 最大值（取决于实现） | 127 或 255 | +| `SHRT_MIN` | `short` 最小值 | -32768 | +| `SHRT_MAX` | `short` 最大值 | 32767 | +| `USHRT_MAX` | `unsigned short` 最大值 | 65535 | +| `INT_MIN` | `int` 最小值 | -2147483648 | +| `INT_MAX` | `int` 最大值 | 2147483647 | +| `UINT_MAX` | `unsigned int` 最大值 | 4294967295 | +| `LONG_MIN` | `long` 最小值 | -2147483648 | +| `LONG_MAX` | `long` 最大值 | 2147483647 | +| `ULONG_MAX` | `unsigned long` 最大值 | 4294967295 | +| `LLONG_MIN` (C99) | `long long` 最小值 | -9223372036854775808 | +| `LLONG_MAX` (C99) | `long long` 最大值 | 9223372036854775807 | +| `ULLONG_MAX` (C99) | `unsigned long long` 最大值 | 18446744073709551615 | + +- `` 主要用于 + - **防止数值溢出** + - **编写可移植代码** + - **系统属性检测** + - **安全输入验证** + +--- + +## float +`` 是 C 语言标准库中定义**浮点数特性**的头文件，它提供了浮点类型的取值范围、精度和误差相关的宏定义。 + +- **1. 核心宏定义** +| 宏 | 含义 | 典型值（IEEE 754） | +|----|------|------------------| +| `FLT_RADIX` | 浮点数基数（通常为 2） | 2 | +| `FLT_MANT_DIG` | `float` 尾数位数 | 24 | +| `DBL_MANT_DIG` | `double` 尾数位数 | 53 | +| `LDBL_MANT_DIG` | `long double` 尾数位数 | 64 | +| `FLT_MIN` | `float` 最小正规范化值 | 1.175494e-38 | +| `FLT_MAX` | `float` 最大值 | 3.402823e+38 | +| `DBL_MIN` | `double` 最小正规范化值 | 2.225074e-308 | +| `DBL_MAX` | `double` 最大值 | 1.797693e+308 | +| `LDBL_MIN` | `long double` 最小正规范化值 | 3.362103e-4932 | +| `LDBL_MAX` | `long double` 最大值 | 1.189731e+4932 | +| `FLT_DIG` | `float` 的十进制有效数字 | 6 | +| `DBL_DIG` | `double` 的十进制有效数字 | 15 | +| `LDBL_DIG` | `long double` 的十进制有效数字 | 18 | +| `FLT_EPSILON` | `float` 的最小可表示差值 | 1.192093e-07 | +| `DBL_EPSILON` | `double` 的最小可表示差值 | 2.220446e-16 | +| `LDBL_EPSILON` | `long double` 的最小可表示差值 | 1.084202e-19 | +| `FLT_ROUNDS` | 当前浮点数舍入模式 | +- `` 主要用于： + - **浮点数安全比较** + - **数值范围验证** + - **精度控制** + - **跨平台浮点运算** + +--- + +## stdbool +用于布尔类型支持的头文件,C99 引入,提供了更清晰的布尔类型定义 + +1. **核心定义** +```#define bool _Bool +#define true 1 +#define false 0 +#define __bool_true_false_are_defined 1 +``` + +--- + +## stdint +定义固定宽度整数类型的头文件,C99,提供了明确位宽的整数类型 + +1. **核心整数类型定义** +| 类型 | 位宽 | 取值范围 | 对应传统类型 | +|------|------|----------|--------------| +| `int8_t` | 8位 | -128 ~ 127 | `signed char` | +| `uint8_t` | 8位 | 0 ~ 255 | `unsigned char` | +| `int16_t` | 16位 | -32768 ~ 32767 | `short` | +| `uint16_t` | 16位 | 0 ~ 65535 | `unsigned short` | +| `int32_t` | 32位 | -2147483648 ~ 2147483647 | `int` | +| `uint32_t` | 32位 | 0 ~ 4294967295 | `unsigned int` | +| `int64_t` | 64位 | -2^63 ~ 2^63-1 | `long long` | +| `uint64_t` | 64位 | 0 ~ 2^64-1 | `unsigned long long` | +| `int_least8_t` | 至少8位的有符号整数 | +| `uint_least8_t` | 至少8位的无符号整数 | +| ...（16/32/64位同理） | ... | +| `int_fast8_t` | 最快处理的至少8位有符号整数 | +| `uint_fast8_t` | 最快处理的至少8位无符号整数 | +| ...（16/32/64位同理） | ... | +| `intmax_t` | 系统支持的最大有符号整数 | +| `uintmax_t` | 系统支持的最大无符号整数 | +| `intptr_t` | 可保存指针值的有符号整数 | +| `uintptr_t` | 可保存指针值的无符号整数 | + + +2. **极限值宏定义** +| 宏 | 含义 | +|----|------| +| `INT8_MIN`/`INT8_MAX` | `int8_t` 的最小/最大值 | +| `UINT8_MAX` | `uint8_t` 的最大值 | +| `INTMAX_MIN`/`INTMAX_MAX` | `intmax_t` 的极限值 | +| `UINTMAX_MAX` | `uintmax_t` 的最大值 | +| `PTRDIFF_MIN`/`PTRDIFF_MAX` | `ptrdiff_t` 的极限值 | +| `SIZE_MAX` | `size_t` 的最大值 | + +3. **格式化输出宏** +| 宏 | 对应类型 | 格式化字符串 | +|----|----------|--------------| +| `PRIi8`/`PRIu8` | `int8_t`/`uint8_t` | `%hhd`/`%hhu` | +| `PRIi16`/`PRIu16` | `int16_t`/`uint16_t` | `%hd`/`%hu` | +| `PRIi32`/`PRIu32` | `int32_t`/`uint32_t` | `%d`/`%u` | +| `PRIi64`/`PRIu64` | `int64_t`/`uint64_t` | `%lld`/`%llu` | +| `PRIiMAX`/`PRIuMAX` | `intmax_t`/`uintmax_t` | `%jd`/`%ju` | + +- `` 为 C 语言带来了： + - **精确的位宽控制** + - **更好的跨平台兼容性** + - **更安全的数值操作** + +--- diff --git a/program/c_cpp/universal/c_string.md b/program/c_cpp/universal/c_string.md index 779317b..453e505 100644 --- a/program/c_cpp/universal/c_string.md +++ b/program/c_cpp/universal/c_string.md @@ -33,14 +33,16 @@ ___注:未进行长度指定的函数有溢出风险 例如:strcpy___ ## **std-mem** -- 内存操作函数与str系的最大不同是不检测EOF -```c - memset(buf1, 0, sizeof(buf1));//覆写内存块 +__内存操作函数不检测EOF,不同于str类函数__ +- `memset(buf1, 0, sizeof(buf1))` + - 覆写内存块 - memcpy(buf1, "hello", 5); //复制内存块,不处理内存重叠 +- `memcpy(buf1, "hello", 5)` + - 复制内存块,不处理内存重叠 + +- `memmove(buf1 + 1, buf1, 4)` + - 移动5个字节到前一个位置,可处理重叠 - memmove(buf1 + 1, buf1, 4); //移动5个字节到前一个位置,可处理重叠 -``` - `int memcmp(const void *ptr1, const void *ptr2, size_t num);` - 比较函数,返回0表示相等 diff --git a/program/c_cpp/universal/dynamic-memory.md b/program/c_cpp/universal/dynamic-memory.md index 0b63443..ce87fd9 100644 --- a/program/c_cpp/universal/dynamic-memory.md +++ b/program/c_cpp/universal/dynamic-memory.md @@ -8,6 +8,7 @@ - [malloc](# malloc) - [calloc](# calloc) - [realloc](# realloc) + - [aligned-alloc](#aligned-alloc) - [free](#) : 传入动态分配的指针地址,记得释放完赋NULL - [CPP](# CPP) - [new](# new) @@ -50,3 +51,10 @@ - 如果ptr为NULL，等同于malloc - 可能返回新的指针地址（内存块可能被移动到新位置） - 如果`new_size`为0且ptr不为NULL，等同于free + +--- + +### **aligned-alloc** + +- `void* aligned_alloc(size_t alignment, size_t size)` + - 分配对齐内存(要求 `size` 是 `alignment` 的整数倍)