简单说说C语言标准库和嵌入式C语言标准库

目录

例子说明C语言标准库和嵌入式C语言标准库是有区别的

一个小问题？

C语言中实现多态的方法

定义虚函数

函数指针来模拟

回调函数实现

总结

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例子说明C语言标准库和嵌入式C语言标准库是有区别的

我们从一个重定向的例子引入，一是在Linux GCC环境下，另一个是使用HAL库开发stm32串口应用。

在Linux GCC环境下，当我们要将标准输出(printf)重定向到其他文件的时候，是先将标准输入的文件描述符关闭，即关闭0号文件描述符，打开需要重定向的文件，进程就会将0号文件描述符分配给这个文件，标准输出默认会向0号文件描述符写内容。

使用HAL库开发stm32串口应用的时候，当我们想要通过调用标准输出向串口发送消息的时候，需要重写fputc弱函数，因为在嵌入式C标准库中，标准输出中最后是调用了fputc函数，一个字符一个字符的发送的。

从这个地方，我们就能看的出来，由ISO C标准定义的C语言标准库与嵌入式C标准库的不同了，多在文件系统和操作系统的系统调用的方面有所不同。 在MicroLIB中，fputc函数的默认历程是什么都不做，需要用户重写，HAL库在默认历程中调用用户重写后的fputc函数。

一个小问题？

这里又有一个问题？C语言是如何做到重写和多态的呢？我们知道在C++中，当我们利用面向对象的多态特性的时候，派生类中重写基类中定义的虚函数，使用指向派生类的基类指针调用虚函数，在运行时会发生动态绑定(动态多态)。

C语言中实现多态的方法

下面就介绍几个C语言中实现多态的方法

定义虚函数

MicroLIB 库中的实现方法，定义_weak弱函数。他的原理是：在编译链接的时候，使用用户重写的fputc函数的地址，代替弱函数int fputc(int /ch/, FILE /fp/)函数的地址，如果用户没用重写，就使用弱函数_weak int fputc(int /ch/, FILE /fp/)函数的地址（这时的编译器对每个函数生成符号表目的时候，还会标记强弱属性，链接器最终会选择强属性的函数或者变量的地址）。

函数指针来模拟

使用函数指针来模拟实现多态

当派生类中的第一个成员基类的指针的时候，第一个成员的地址就是基类的地址。当我们使用基类指针指向派生类的时候，只要在调用派生类中的方法的时候，将他强转之后就可以了。

回调函数实现

最后说一个比较流氓的方法：使用回调函数实现多态。

我们回顾一下多态的本质，同一个接口，不同的上下文中执行不同的实现。

回调函数是将函数指针作为参数，传递给另一个实现多态的函数，这个函数在合适的使用通过函数指针调用函数。这样也就变相的实现了多态。

这样的实现方式呢，通常是在操作系统内核中，如Linux操作系统内核，嵌入式系统，如HAL库，库设计中，如thread库封装LWP轻量级进程...

总结

C语言标准库在大体上可以分为两类，一类是由ISO C标准定义的C语言标准库，另一类是嵌入式C标准库，这两类不是完全不同的两个库，而是同一标准的不同实现。

C语言标准库，在PC/服务器等环境中，标准库的实现依赖于操作系统（如Linux的glibc、Windows的MSVCRT）。功能完整，但代码体积较大，依赖操作系统。

嵌入式C标准库是对嵌入式系统资源受限的特性（内存小、无操作系统），对标准库进行精简或优化后的实现。

比如：

MicroLIB（ARM Keil专用）：高度精简，代码体积小，直接调用用户实现的底层函数（如fputc）。

newlib（GCC常用）：功能较完整，但允许用户重定向底层接口（如_write）。

移除对操作系统的依赖（如文件系统、多线程）。

保留标准接口（如printf），但要求用户自行实现硬件相关的底层函数（如字符发送）。