11.2.2 C语言标准库（1）
在本章节里，我们将介绍C语言标准库的基本函数集合，并对其中一些特殊函数进行详细的介绍。ANSI C的标准库由24个C头文件组成。与许多其他语言（如Java）的标准库不同，C语言的标准库非常轻量，它仅仅包含了数学函数、字符/字符串处理，I/O等基本方面，例如：
标准输入输出（stdio.h）。
文件操作（stdio.h）。
字符操作（ctype.h）。
字符串操作（string.h）。
数学函数（math.h）。
资源管理（stdlib.h）。
格式转换（stdlib.h）。
时间/日期（time.h）。
断言（assert.h）。
各种类型上的常数（limits.h & float.h）。
除此之外，C语言标准库还有一些特殊的库，用于执行一些特殊的操作，例如：
变长参数（stdarg.h）。
非局部跳转（setjmp.h）。
相信常见的C语言函数读者们都已经非常熟悉，因此这里就不再一一介绍，接下来让我们看看两组特殊函数的细节。
1. 变长参数
变长参数是C语言的特殊参数形式，例如如下函数声明：
int printf(const char* format, ...); |
如此的声明表明，printf函数除了第一个参数类型为const char*之外，其后可以追加任意数量、任意类型的参数。在函数的实现部分，可以使用stdarg.h里的多个宏来访问各个额外的参数：假设lastarg是变长参数函数的最后一个具名参数（例如printf里的format），那么在函数内部定义类型为va_list的变量：
该变量以后将会依次指向各个可变参数。ap必须用宏va_start初始化一次，其中lastarg必须是函数的最后一个具名的参数。
此后，可以使用va_arg宏来获得下一个不定参数（假设已知其类型为type）：
type next = va_arg(ap, type); |
在函数结束前，还必须用宏va_end来清理现场。在这里我们可以讨论这几个宏的实现细节。在研究这几个宏之前，我们要先了解变长参数的实现原理。变长参数的实现得益于C语言默认的cdecl调用惯例的自右向左压栈传递方式。设想如下的函数：
int sum(unsigned num, ...); |
其语义如下：
第一个参数传递一个整数num，紧接着后面会传递num个整数，返回num个整数的和。
当我们调用：
int n = sum(3, 16, 38, 53); |
参数在栈上会形成如图11-7所示的布局。
 |
| 图11-7 函数参数在栈上分布 |
在函数内部，函数可以使用名称num来访问数字3，但无法使用任何名称访问其他的几个不定参数。但此时由于栈上其他的几个参数实际恰好依序排列在参数num的高地址方向，因此可以很简单地通过num的地址计算出其他参数的地址。sum函数的实现如下：
int sum(unsigned num, ...)
{
int* p = &num + 1;
int ret = 0;
while (num--)
ret += *p++;
return ret;
} |
在这里我们可以观察到两个事实：
（1）sum函数获取参数的量仅取决于num参数的值，因此，如果num参数的值不等于实际传递的不定参数的数量，那么sum函数可能取到错误的或不足的参数。
（2）cdecl调用惯例保证了参数的正确清除。我们知道有些调用惯例（如stdcall）是由被调用方负责清除堆栈的参数，然而，被调用方在这里其实根本不知道有多少参数被传递进来，所以没有办法清除堆栈。而cdecl恰好是调用方负责清除堆栈，因此没有这个问题。
printf的不定参数比sum要复杂得多，因为printf的参数不仅数量不定，而且类型也不定。所以printf需要在格式字符串中注明参数的类型，例如用%d表明是一个整数。printf里的格式字符串如果将类型描述错误，因为不同参数的大小不同，不仅可能导致这个参数的输出错误，还有可能导致其后的一系列参数错误。
【小实验】
printf的狂乱输出
#include <stdio.h> int main()
{
printf("%lf\t%d\t%c\n", 1, 666, 'a');
} |
在这个程序里，printf的第一个输出参数是一个int（4字节），而我们告诉printf它是一个double（8字节以上），因此printf的输出会错误，由于printf在读取double的时候实际造成了越界，因此后面几个参数的输出也会失败。该程序的实际输出为（根据实际编译器和环境可能不同）：
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