基础概念——C标准C运行库和glibc

Posted 2021-02-19 grooovvve

C标准：
C 标准主要由两部分组成，一部分描述C的语法，另一部分描述C标准库（描述了一些C标准函数的原型，但是不提供实现）。
C标准库定义了一组标准头文件，每个头文件中包含一些相关的函数、变量、类型声明和宏定义。

常见的C标准就是ANSI C；美国国家标准协会；
为了提高C语言的开发效率，C标准定义了一系列常用的函数，称为C标准库函数。
应用程序开发者可以包含这些标准函数的头文件，来调用这些C标准函数，来开发应用，这样就可以屏蔽平台的差异；

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C运行库：
C标准库函数的实现留给了各个系统平台；
这个实现就是C运行时库(C Run Time Libray) ，简称CRT；
C运行库，是和平台相关的，即和操作系统相关的；
C运行库（CRT）从某种程度上来讲是C语言的程序和不同操作系统平台之间的抽象层;//接口是统一的标准，实现由各个平台自己实现；
Linux和Windows平台下的两个主要C语言运行库分别为
glibc（GNU C Library）和MSVCRT（Microsoft Visual C Run-time）。

值得注意的是，像线程操作这样的功能并不是标准的C语言运行库的一部分，
但是glibc和MSVCRT都包含了线程操作的库函数。所以glibc和MSVCRT事实上是标准C语言运行库的超集，
它们各自对C标准库进行了一些扩展。
也就是说CRT实际上包含两部分，一部分实现是基于C标准库来的，一部分实现是根据平台自身开发的库；
某种程度上是C运行库是C标准库的一个扩展库，加了很多C标准库所没有的与平台相关的或者不相关的库接口函数。

要在一个平台上支持C语言，不仅要实现符合平台的C编译器，还要实现C标准库，这样的实现才算符合C标准。

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glibc：
这里以linux系统为例进行讨论；在Linux平台上最广泛使用的C运行库是glibc，其中包括C标准库的实现，也包括所有系统函数。
几乎所有C程序都要调用glibc的库函数，所以glibc是Linux平台C程序运行的基础。
GNU C：GNU C实际上是GNU C库，又称为glibc，即c运行库；

 

最基本、最常用的C标准库函数和系统函数在libc.so库文件中，几乎所有C程序的运行都依赖于libc.so
有些做数学计算的C程序依赖于libm.so，
多线程的C程序依赖于libpthread.so。
libc有时时专指libc.so这个库文件，而说glibc时指的是glibc提供的所有库文件。

 

值得注意的是，像线程操作这样的功能并不是C标准库的一部分（也就是说C标准没有定义线程操作相关的函数原型）；
但是glibc和MSVCRT（Windows系统下的C运行库）都包含了线程操作的库函数。
比如glibc有一个可选的pthread库中的pthread_create()函数可以用来创建线程;
而MSVCRT中可以使用_beginthread()函数来创建线程。
所以glibc和MSVCRT事实上是标准C语言运行库的超集，它们各自对C标准库进行了一些扩展。

 

glibc的发布版本主要由两部分组成，一部分是头文件，比如stdio.h、stdlib.h等，它们往往位于/usr/include;
另外一部分则是库的二进制文件部分。二进制部分主要的就是C语言标准库，它有静态和动态两个版本。
动态的标准库我们及在本书的前面章节中碰到过了，它位于/lib/libc.so.6;而静态标准库位于/usr/lib/libc.a。

事实上glibc除了C标准库之外，还有几个辅助程序运行的运行库，这几个文件可以称得上是真正的“运行库”。
它们就是/usr/lib/crt1.o、/usr/lib/crti.o和/usr/lib/crtn.o。

 

比如我们可以在不同的操作系统平台下使用fread来读取文件，
而事实上fread在不同的操作系统平台下的实现是不同的，
但作为运行库的使用者我们不需要关心这一点。
虽然各个平台下的C语言运行库提供了很多功能，但很多时候它们毕竟有限，
比如用户的权限控制、操作系统线程创建等都不是属于标准的C语言运行库。
于是我们不得不通过其他的办法，诸如绕过C语言运行库直接调用操作系统API或使用其他的库。

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这里讲讲GNUGCC：
GNU软件包列表：该系统的基本组成包括GNU编译器套装（GCC）、GNU的C库（glibc）、以及GNU核心工具组（coreutils）、（GDB）。

 

GCC原名GNU C Compiler，后来逐渐支持更多的语言编译（C++、Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go等），
所以变成了GNU Compiler Collection（GNU编译器套装）