Linux C标准库简介（新手必看）

Linux 系统调用接口是内核空间与用户空间之间的桥梁，用户空间的程序通过这些系统调用来访问内核功能。然而，用户空间的程序通常不会直接调用这些底层的系统调用。为简化这一过程，Linux 系统引入了标准 C 库（C Standard Library 或 libc），它为开发者提供了一组简化接口，便于访问操作系统资源。

标准C库的功能

标准 C 库在用户空间中扮演了重要的中介角色。它不仅是对系统调用的简单包装，还通过优化和扩展，提升了使用上的便利性。虽然有些库函数基于系统调用添加了少量逻辑（如参数检查和设置），但有些函数也提供了更高层次的功能。

例如，fopen() 不仅提供了文件操作接口，还通过文件缓冲等机制，简化了文件的读写管理。

标准 C 库提供了丰富的宏、类型定义和函数，涵盖了字符串处理、数学运算、输入/输出处理、内存管理等操作系统服务。虽然许多函数封装了系统调用，但标准 C 库通过一致、优化的接口，简化了程序与操作系统的交互，使开发者无须直接处理复杂的底层系统调用。在跨平台开发中，标准 C 库显著提高了代码的可移植性，并减少了对资源管理的复杂操作。

以下是标准 C 库中常见的库函数及其作用：

• 文件操作：如 fopen() 和 fwrite()，它们在底层调用 open() 和 write()，简化了文件操作；
• 字符串处理：如 strcpy() 和 strlen()，这些函数使字符串操作更加简便；
• 动态内存管理：如 malloc() 和 free()，通过系统调用实现内存分配与释放，简化了内存管理；
• 输入输出：如 printf()，提供格式化输出功能，依赖系统调用将数据输出到设备。

通过这些抽象和封装，标准 C 库极大简化了用户空间程序对内核资源的调用，提升了开发效率，并增强了代码的可移植性。

常用的标准C库

市面上有多个标准 C 库的实现版本，不同的版本通常有不同的用途和功能。其中最常用的是 glibc，它是 Yocto 项目中默认使用的 C 库版本。

下表列出了常见的标准 C 库及其描述。

表：常见的标准 C 库

标准C库实现	描述	Yocto项目支持	许可
GNU C Library (glibc)	GNU C 库，广泛用于 Linux 和其他 GNU 系统。提供完整的 C 标准库实现，支持多种架构和系统调用，是最常用的 C 库之一。	支持	GNU LGPL v2.1
musl	轻量级 C 库，专为高效、简洁和与 POSIX 标准的兼容而设计，常用于嵌入式和容器化的 Linux 系统。	支持	MIT
uClibc-ng	uClibc 的一个分支，适用于内存有限的嵌入式系统，支持 MMU 和非 MMU 架构，提供基本的 C 标准库功能。	支持	GNU LGPL v2.1
Bionic	Android 系统的标准库，源于 BSD libc，专为移动设备设计，优化了性能和存储空间。	不支持	BSD/GPL v2
BSD libc	由多个 BSD 衍生操作系统提供的 C 标准库，符合 POSIX 标准，适用于 UNIX 风格的系统。	不支持	BSD
Microsoft C run-time library	微软 C 运行库分为 MSVCRT 和 UCRT：前者为早期可再发行库，后者为 Windows 10 及之后的默认 C 库，支持 C99 标准。	不支持	专有/微软
dietlibc	极简 C 库，专为小型系统设计，适用于嵌入式和无 MMU 环境，功能比标准 C 库有限。	不支持	GPL
Newlib	专为嵌入式系统设计的 C 标准库，适用于资源有限的系统，是 Cygwin 环境下的默认 C 库。	不支持	BSD
klibc	专门用于 Linux 内核启动的轻量 C 库，提供简化的 POSIX 接口，用于引导过程中的基础任务。	支持	BSD
picolibc	小型嵌入式系统的 C 库，适合 RAM 受限的环境，基于 Newlib 和 AVRLibc 进行开发。	不支持	BSD