C運(yùn)行時(shí)庫函數(shù)
C運(yùn)行時(shí)庫函數(shù)是指C語言本身支持的一些基本函數(shù)，通常是匯編直接實(shí)現(xiàn)的。
API函數(shù)
API函數(shù)是操作系統(tǒng)為方便用戶設(shè)計(jì)應(yīng)用程序而提供的實(shí)現(xiàn)特定功能的函數(shù)，API函數(shù)也是C語言的函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
區(qū)別
他們之間區(qū)別是：API函數(shù)是針對(duì)操作系統(tǒng)的，C語言運(yùn)行時(shí)函數(shù)則是針對(duì)C語言本身的。
·1、運(yùn)行時(shí)庫就是 C run-time library，是C而非C++語言世界的概念。
取這個(gè)名字就是因?yàn)槟愕腃程序運(yùn)行時(shí)需要這些庫中的函數(shù)。
·2、C語言是所謂的“小內(nèi)核”語言，就其語言本身來說很?。ú欢嗟年P(guān)鍵字，程序流程控制，數(shù)據(jù)類型等）；
所以，C語言內(nèi)核開發(fā)出來之后，Dennis Ritchie和Brian Kernighan就用C本身重寫了90%以上的UNIX系統(tǒng)
函數(shù)，并且把其中最常用的部分獨(dú)立出來，形成頭文件和對(duì)應(yīng)的LIBRARY，C run-time Library就是這樣
形成的。
·3、隨后，隨著C語言的流行，各個(gè)C編譯器的生產(chǎn)商/個(gè)體/團(tuán)體都遵循老的傳統(tǒng)，在不同平臺(tái)上都有相對(duì)應(yīng)
的Standard Library，但大部分實(shí)現(xiàn)都是與各個(gè)平臺(tái)有關(guān)的。由于各個(gè)C編譯器對(duì)C的支持和理解有很多
分歧和微妙的差別，所以就有了ANSI C；ANSI C（主觀意圖上）詳細(xì)的規(guī)定了C語言各個(gè)要素的具體含義
和編譯器實(shí)現(xiàn)要求，引進(jìn)了新的函數(shù)聲明方式，同時(shí)訂立了Standard Library的標(biāo)準(zhǔn)形式。所以C運(yùn)行時(shí)
庫由編譯器生產(chǎn)商提供。至于由其他廠商/個(gè)人/團(tuán)體提供的頭文件和庫函數(shù)，應(yīng)當(dāng)稱為第三方C運(yùn)行庫
（Third party C runtime libraries）。
·4、C run-time library里面含有初始化代碼，還有錯(cuò)誤處理代碼(例如divide by zero處理)。你寫的程序
可以沒有math庫，程序照樣運(yùn)行，只是不能處理復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，不過如果沒有了C run-time庫，main()
就不會(huì)被調(diào)用，exit()也不能被響應(yīng)。因?yàn)?C run-time Library 包含了C程序運(yùn)行的最基本和最常用的
函數(shù)。
·5、到了C++世界里，有另外一個(gè)概念：Standard C ++ Library，它包括了上面所說的C run-time Library
和STL。包含C run-time Library的原因很明顯，C++是C的超集，沒有理由再重新來一個(gè)C++ run-time
Library。VC針對(duì)C++加入的Standard C ++ Library主要包括：LIBCP.LIB、LIBCPMT.LIB和MSVCPRT.LIB。
·6、Windows環(huán)境下，VC提供的 C run-time Library又分為動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)庫和靜態(tài)運(yùn)行時(shí)庫。
動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)庫
動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)庫主要包括：
·DLL庫文件：msvcrt.dll(或 MSVCRTD.DLL for debug build)
·對(duì)應(yīng)的Import Library文件：MSVCRT.LIB(或 MSVCRTD.LIB for debug build)
靜態(tài)運(yùn)行時(shí)庫
靜態(tài)運(yùn)行時(shí)庫(release版)對(duì)應(yīng)的主要文件包括：
·LIBC.LIB(Single thread static library, retail version)
·LIBCMT.LIB(Multithread static library, retail version)
msvcrt.dll提供幾千個(gè)C函數(shù)，即使是像printf這么低級(jí)的函數(shù)都在msvcrt.dll里。其實(shí)你的程序運(yùn)行時(shí)，很大一部分時(shí)間是在這些運(yùn)行庫里運(yùn)行。在你的程序(release版)被編譯時(shí)，VC會(huì)根據(jù)你的編譯選項(xiàng)(單線程、多線程或DLL)自動(dòng)將相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)庫文件(libc.lib、libcmt.lib或Import Library msvcrt.lib)鏈接進(jìn)來。
2.C運(yùn)行時(shí)庫的作用
C運(yùn)行時(shí)庫除了給我們提供必要的庫函數(shù)調(diào)用（如memcpy、printf、malloc等）之外，它提供的另一個(gè)最重要的功能是為應(yīng)用程序添加啟動(dòng)函數(shù)。
C運(yùn)行時(shí)庫啟動(dòng)函數(shù)的主要功能為進(jìn)行程序的初始化，對(duì)全局變量進(jìn)行賦初值，加載用戶程序的入口函數(shù)。
不采用寬字符集的控制臺(tái)程序的入口點(diǎn)為mainCRTStartup(void)。下面我們以該函數(shù)為例來分析運(yùn)行時(shí)庫究竟為我們添加了怎樣的入口程序。這個(gè)函數(shù)在crt0.c中被定義，下列的代碼經(jīng)過了筆者的整理和簡化：
void mainCRTStartup(void)
{
int mainret;
/*獲得WIN32完整的版本信息*/
_osver = GetVersion();
_winminor = (_osver >> 8) & 0x00FF ;
_winmajor = _osver & 0x00FF ;
_winver = (_winmajor << 8) + _winminor;
_osver = (_osver >> 16) & 0x00FFFF ;
_ioinit(); /* initialize lowio */
/* 獲得命令行信息 */
_acmdln = (char *) GetCommandLineA();
/* 獲得環(huán)境信息 */
_aenvptr = (char *) __crtGetEnvironmentStringsA();
_setargv(); /* 設(shè)置命令行參數(shù) */
_setenvp(); /* 設(shè)置環(huán)境參數(shù) */
_cinit(); /* C數(shù)據(jù)初始化：全局變量初始化，就在這里！*/
__initenv = _environ;
mainret = main( __argc, __argv, _environ ); /*調(diào)用main函數(shù)*/
exit( mainret );
}
從以上代碼可知，運(yùn)行庫在調(diào)用用戶程序的main或WinMain函數(shù)之前，進(jìn)行了一些初始化工作。初始化完成后，接著才調(diào)用了我們編寫的main或WinMain函數(shù)。只有這樣，我們的C語言運(yùn)行時(shí)庫和應(yīng)用程序才能正常地工作起來。
除了crt0.c外，C運(yùn)行時(shí)庫中還包含wcrt0.c、 wincrt0.c、wwincrt0.c三個(gè)文件用來提供初始化函數(shù)。wcrt0.c是crt0.c的寬字符集版，wincrt0.c中包含 windows應(yīng)用程序的入口函數(shù)，而wwincrt0.c則是wincrt0.c的寬字符集版。
Visual C++的運(yùn)行時(shí)庫源代碼缺省情況下不被安裝。如果您想查看其源代碼，則需要重裝Visual C++，并在重裝在時(shí)選中安裝運(yùn)行庫源代碼選項(xiàng)。
下面看一個(gè)未正確使用C運(yùn)行時(shí)庫的控制臺(tái)程序：
#include
#include
int main()
{
CFile file;
CString str("I love you");
TRY
{
file.Open("file.dat",CFile::modeWrite | CFile::modeCreate);
}
CATCH( CFileException, e )
{
#ifdef _DEBUG
afxDump << "File could not be opened " << e->m_cause << "\n";
#endif
}
END_CATCH
file.Write(str,str.GetLength());
file.Close();
}
我們?cè)?rebuild all"的時(shí)候發(fā)生了link錯(cuò)誤：
nafxcwd.lib(thrdcore.obj) : error LNK2001: unresolved external symbol __endthreadex
nafxcwd.lib(thrdcore.obj) : error LNK2001: unresolved external symbol __beginthreadex
main.exe : fatal error LNK1120: 2 unresolved externals
Error executing cl.exe.
發(fā)生錯(cuò)誤的原因在于Visual C++對(duì)控制臺(tái)程序默認(rèn)使用單線程的靜態(tài)鏈接庫，而MFC中的CFile類已暗藏了多線程。我們只需要在Visual C++6.0中依次點(diǎn)選Project->Settings->C/C++菜單和選項(xiàng)，在Project Options里修改編譯選項(xiàng)即可。
C運(yùn)行庫和C標(biāo)準(zhǔn)庫的關(guān)系
C標(biāo)準(zhǔn)庫，顧名思義既然是標(biāo)準(zhǔn)，就是由標(biāo)準(zhǔn)組織制定的。是由“美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（American National Standards Institute,ANSI）”為了規(guī)范C語言庫而制定的標(biāo)準(zhǔn)。在最初，各個(gè)大學(xué)各個(gè)公司使用的C語言庫都不盡相同，造成相互移植非常困難，在這個(gè)背景下，制定了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
C運(yùn)行庫，是和平臺(tái)相關(guān)的，即和操作系統(tǒng)相關(guān)的。它由不同操作系統(tǒng)不同開發(fā)平臺(tái)提供不同的C運(yùn)行庫。但是C運(yùn)行庫的部分實(shí)現(xiàn)是基于C標(biāo)準(zhǔn)庫的，即C運(yùn)行庫是各個(gè)操作系統(tǒng)各個(gè)開發(fā)工具根據(jù)自身平臺(tái)開發(fā)的庫，某種程度上，可以說C運(yùn)行庫是C標(biāo)準(zhǔn)庫的一個(gè)擴(kuò)展庫，只是加了很多C標(biāo)準(zhǔn)庫所沒有的與平臺(tái)相關(guān)的或者不相關(guān)的庫接口函數(shù)。舉例子如：c標(biāo)準(zhǔn)庫的strcpy函數(shù)負(fù)責(zé)字符串的拷貝，但是由于缺少對(duì)目地字符串緩沖區(qū)大小的控制，極有可能導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出（大量的緩沖區(qū)溢出攻擊都是由于這種漏洞而產(chǎn)生的）；相反，Windows提供了能夠?qū)崿F(xiàn)同樣功能的安全的字符串拷貝函數(shù)，減少了緩沖區(qū)攻擊的可能，strcpy_s。這些函數(shù)是以c運(yùn)行庫的方式提供的，當(dāng)然，不同的操作系統(tǒng)，c運(yùn)行時(shí)庫可能不同，但是對(duì)c標(biāo)準(zhǔn)庫的支持是完全一致的，也就是說，在不同的操作系統(tǒng)上，使用同一個(gè)c標(biāo)準(zhǔn)庫的函數(shù)必然產(chǎn)生一致的結(jié)果。
C標(biāo)準(zhǔn)庫中提供的有：
l 標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出（stdio.h）。
l 文件操作（stdio.h）。
l 字符操作（ctype.h）。
l 字符串操作（string.h）。
l 數(shù)學(xué)函數(shù)（math.h）。
l 資源管理（stdlib.h）。
l 格式轉(zhuǎn)換（stdlib.h）。
l 時(shí)間/日期（time.h）。
l 斷言（assert.h）。
l 各種類型上的常數(shù)（limits.h & float.h）。
你寫的程序可以沒有math庫，程序照樣運(yùn)行，只是不能處理復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，不過如果沒有了C run-time庫，main()就不會(huì)被調(diào)用，exit()也不能被響應(yīng)。因?yàn)镃 run-time library包含了C程序運(yùn)行的最基本和最常用的函數(shù)。
如下是C運(yùn)行庫與C標(biāo)準(zhǔn)庫的關(guān)系：
一個(gè)C運(yùn)行庫大致包含了如下功能：
l 啟動(dòng)與退出：包括入口函數(shù)及入口函數(shù)所依賴的其他函數(shù)等。
l 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)：由C語言標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的C語言標(biāo)準(zhǔn)庫所擁有的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。（C標(biāo)準(zhǔn)庫）
l I/O：I/O功能的封裝和實(shí)現(xiàn)，參見上一節(jié)中I/O初始化部分。
l 堆：堆的封裝和實(shí)現(xiàn)，參見上一節(jié)中堆初始化部分。
l 語言實(shí)現(xiàn)：語言中一些特殊功能的實(shí)現(xiàn)。
l 調(diào)試：實(shí)現(xiàn)調(diào)試功能的代碼。
操作系統(tǒng)API和C運(yùn)行庫CRT，C標(biāo)準(zhǔn)庫之間區(qū)別
首先，C語言要早于Windows出現(xiàn)，而且C語言實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)制定的開始時(shí)間也要早于Windows（API概念出現(xiàn)的）系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間。所以Windows系統(tǒng)在開發(fā)的時(shí)候是完全可以使用C語言的。目前最多的說法是用C和匯編實(shí)現(xiàn)的。那么只要用C，就可能用C標(biāo)準(zhǔn)庫。
我們假設(shè)兩種情況，一是Windows API的實(shí)現(xiàn)包含部分C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的功能實(shí)現(xiàn)，這就決定了這部分操作系統(tǒng)API的實(shí)現(xiàn)是由調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫實(shí)現(xiàn)的，那么在發(fā)布時(shí)需要加入所用到的c標(biāo)準(zhǔn)庫DLL一同發(fā)布。
二是微軟的內(nèi)核（包括API）開發(fā)是使用著一個(gè)和平臺(tái)嚴(yán)格相關(guān)的C語言的靜態(tài)的鏈接庫，這樣不必提供Dll也能開發(fā)和發(fā)行。而且必然的這個(gè)C庫是在匯編的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，也就是說這個(gè)庫里面的C函數(shù)都是（至少有很大比例）披著C語法的匯編代碼。
要你是微軟，你選擇哪個(gè)呢？也許是兩者兼而有之，也許是后者。
一般情況下，我們說C運(yùn)行庫暗含的意思是哪種平臺(tái)哪個(gè)開發(fā)平臺(tái)的C運(yùn)行庫，
CRT的實(shí)現(xiàn)是基于Windows API的，而WindowsAPI的開發(fā)也是基于C語言的，但不是或者不一定基于CRT（或者C標(biāo)準(zhǔn)庫）的。
再深一步，雖然CRT是基于操作系統(tǒng) API實(shí)現(xiàn)的，但并不代表所有的CRT封裝了操作系統(tǒng) API，如一些用戶的權(quán)限控制，操作系統(tǒng)線程創(chuàng)建等都不屬于C運(yùn)行庫，于是對(duì)于這些操作我們就不得不直接調(diào)用操作系統(tǒng)API或者其他庫。
總結(jié)一下，C標(biāo)準(zhǔn)庫就是任何平臺(tái)都可以使用的基本C語言庫。而CRT除了將C標(biāo)準(zhǔn)庫加入所屬范圍外，還擴(kuò)展了與平臺(tái)相關(guān)的接口庫，這些接口實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同平臺(tái)調(diào)用不同平臺(tái)的操作系統(tǒng)API。
如下圖所示，采用C標(biāo)準(zhǔn)庫編寫的程序可以應(yīng)用到windows平臺(tái)，也可以應(yīng)用到linux平臺(tái)；而用CRT另外與平臺(tái)相關(guān)的庫函數(shù)編寫的應(yīng)用程序不能跨平臺(tái)運(yùn)行。
而不同平臺(tái)的操作系統(tǒng)API實(shí)現(xiàn)，是用C標(biāo)準(zhǔn)庫呢，還是匯編呢，這個(gè)可有，可沒有。畢竟那么多windows API只要發(fā)現(xiàn)一個(gè)調(diào)用C標(biāo)準(zhǔn)庫的了，就有了。概念理解了即可，至于微軟實(shí)現(xiàn)的時(shí)候基于何種考慮不使用C標(biāo)準(zhǔn)庫，或者使用C標(biāo)準(zhǔn)庫都有自己的考慮。那就是操作系統(tǒng)內(nèi)部的研究范圍了，等我知道了之后再確定這點(diǎn)。
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