如何理解C run-time library

 

 

1)運行時庫就是 C run-time library,是 C 而非 C++ 語言世界的概念:取這個名字就是因爲你的 C 程序運行時需要這些庫中的函數.

2)C 語言是所謂的“小內核”語言,就其語言本身來說很小(不多的關鍵字,程序流程控制,數據類型等);所以,C 語言內核開發出來之後,Dennis Ritchie 和 Brian Kernighan 就用 C 本身重寫了 90% 以上的 UNIX 系統函數,並且把其中最常用的部分獨立出來,形成頭文件和對應的 LIBRARY,C run-time library 就是這樣形成的。

3)隨後,隨着 C 語言的流行,各個 C 編譯器的生產商/個體/團體都遵循老的傳統,在不同平臺上都有相對應的 Standard Library,但大部分實現都是與各個平臺有關的。由於各個 C 編譯器對 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)詳細的規定了 C 語言各個要素的具體含義和編譯器實現要求,引進了新的函數聲明方式,同時訂立了 Standard Library 的標準形式。所以C運行時庫由編譯器生產商提供。至於由其他廠商/個人/團體提供的頭文件和庫函數,應當稱爲第三方 C 運行庫(Third party C run-time libraries)。

4)C run-time library裏面含有初始化代碼,還有錯誤處理代碼(例如divide by zero處理)。你寫的程序可以沒有math庫,程序照樣運行,只是不能處理複雜的數學運算,不過如果沒有了C run-time庫,main()就不會被調用,exit()也不能被響應。因爲C run-time library包含了C程序運行的最基本和最常用的函數。


5)到了 C++ 世界裏,有另外一個概念: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 C++ run-time library. VC針對C++ 加入的Standard C++ Library主要包括:LIBCP.LIB, LIBCPMT.LIB和 MSVCPRT.LIB

6)Windows環境下,VC提供的 C run-time library又分爲動態運行時庫和靜態運行時庫。
動態運行時庫主要是DLL庫文件msvcrt.dll(or MSVCRTD.DLL for debug build),對應的Import library文件是MSVCRT.LIB(MSVCRTD.LIB for debug build)
靜態運行時庫(release版)對應的主要文件是:
LIBC.LIB (Single thread static library, retail version)
LIBCMT.LIB (Multithread static library, retail version)

msvcrt.dll提供幾千個C函數,即使是像printf這麼低級的函數都在msvcrt.dll裏。其實你的程序運行時,很大一部分時間時在這些運行庫裏運行。在你的程序(release版)被編譯時,VC會根據你的編譯選項(單線程、多線程或DLL)自動將相應的運行時庫文件(libc.lib,libcmt.lib或Import library msvcrt.lib)鏈接進來。

編譯時到底哪個C run-time library聯入你的程序取決於編譯選項:
/MD, /ML, /MT, /LD   (Use Run-Time Library)
你可以VC中通過以下方法設置選擇哪個C run-time library聯入你的程序:
To find these options in the development environment, click Settings on the Project menu. Then click the C/C++ tab, and click Code Generation in the Category box. See the Use Run-Time Library drop-down box.

從程序可移植性考慮,如果兩函數都可完成一種功能,選運行時庫函數好,因爲各個 C 編譯器的生產商對標準C Run-time library提供了統一的支持.

7) C runtime 函數庫的多線程版本。當C Runtime函數庫於20世紀70年代產生出來時,PC的內存容量還很小,多任務是個新奇觀念,更別提什麼多線程了。因此以當時產品爲基礎所演化的C Runtime函數庫在多線程(multithreaded)的表現上有嚴重問題,無法被多線程程序使用。利用各種同步機制(synchronous mechanism)如critical section、mutex、semaphore、event,可以重新開發一套支持多線程的runtime函數庫。問題是,加上這樣的能力,可能導致程序代碼大小和執行效率都遭受不良波及──即使你只激活了一個線程。


Visual C++ 的折衷方案是提供兩種版本的C Runtime函數庫。一種版本給單線程程序使用,一種版本給多線程程序使用。多線程版本的重大改變是:第一,變量如errno現在變成每個線程各擁有一個。第二,多線程版中的數據結構以同步機制加以保護。

Visual C++ 一共有六個C Runtime函數庫產品供你選擇:

◆   Single-Threaded(static)            libc.lib             898,826

◆   Multithreaded(static)              libcmt.lib           951,142

◆   Multithreaded DLL                    msvcrt.lib           5,510,000

◆   Debug Single-Threaded(static)      libcd.lib            2,374,542

◆   Debug Multithreaded(static)        libcmtd.lib          2,949,190

◆   Debug Multithreaded DLL              msvcrtd.lib          803,418

 

Visual C++ 編譯器提供下列選項,讓我們決定使用哪一個C Runtime函數庫:

◆   /ML          Single-Threaded(static)

◆   /MT          Multithreaded(static)

◆   /MD          Multithreaded DLL(dynamic import library)

◆   /MLd         Debug Single-Threaded(static)

◆   /MTd         Debug Multithreaded(static)

◆   /MDd         Debug Multithreaded DLL(dynamic import library)


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MSDN上對每個Runtime的函數都有Compatibility解釋.
如Debug Routines中的_CrtSetAllocHook和_CrtDbgReport就只在Win NT, Win 95下支持...
就是說如果想要在ANSI環境下實現內存泄漏的報告,就可能要自己實現了.
 

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