LINUXSOFT.cz Přeskoč levou lištu
Uživatel: Heslo:  
   CZUKPL

> C/C++ (26) - Standardní knihovna

Dnešním dílem zahájíme zběžný výklad standardní knihovny, respektive toho, co nám z ní ještě zbývá probrat. Začneme chybovými stavy a proměnnou errno a podíváme se také na matematiku v pohyblivé desetinné čárce.

31.10.2005 07:00 | Jan Němec | Články autora | přečteno 31001×

Standardní knihovna

Z funkcí standardní knihovny jsme v průběhu seriálu již probrali standardní výstup a výstup, konverzi základních datových typů, práci s pamětí a řetězci, operace se soubory a v minulém dílu i práci se zásobníkem. Zbývá nám ještě detekce chyb, matematika v pohyblivé desetinné čárce, generování pseudonáhodných čísel, měření času, práce s jednotlivými znaky, hledání a třídění a funkce pro podporu ladění a ovládání chodu programu. Program používající pouze standardní knihovnu půjde na úrovni zdrojového kódu přenést prakticky na jakoukoli rozumnou platformu. Ukážeme si však také, že je celá řada oblastí, které standardní knihovna nepokrývá. Z těch nejdůležitějších bych jmenoval programování grafického uživatelského rozhraní, vlákna a procesy a jejich synchronizace a komunikace, sítě a pokročilejší práce se souborovým systémem. V těchto případech zpravidla programátor vybere, pro který typ operačního systému chce program vyvíjet a použije nativní knihovny. Obvykle není problém program napsat tak šel přeložit a fungoval například na všech běžných OS unixového typu nebo třeba na všech Windows od verze 95 výše a podobně. Multiplatformní programy pak obsahují podmíněný překlad (#ifdef) a konkrétní části kódu obsahují pro každý systém zvlášť nebo (častěji) použijí nějakou nestandardní multiplatformní knihovnu, která to udělá za ně.

Chybové stavy

Volání knihovní funkce nemusí být úspěšné. Většina funkcí je navržena tak, aby se volající z návratové hodnoty nebo výstupního parametru dozvěděl, že došlo k nějaké chybě, ale ne vždy je zřejmý i přesný typ chyby. Podrobnější informace lze získat z proměnné (norma C připouští i implementaci pomocí makra, které se chová jako proměnná) errno z hlavičkového souboru errno.h. Na počátku chodu programu je errno 0, ale neúspěšné volání (téměř) každé funkce ze standardní knihovny hodnotu errno nastaví na charakteristickou hodnotu. Zda konkrétní funkce errno nastavuje, zjistíte v manuálových stránkách. Po úspěšném volání není hodnota definována, neboť mohla být změněna již z dřívějška nebo nastavena nějakým vnořeným voláním.

Pokud knihovní funkce neuspěje a nastaví errno, volajícího zpravidla víc než kód chyby zajímá její popis. V errno.h jsou kromě errno deklarované také

const char *sys_errlist[];
int sys_nerr;

Tedy pole indexovatelné hodnotami errno až do sys_nerr - 1. Hlídat rozsah pole sys_errlist při každém ošetření chyby je jistě otravné, nehlídat ho zase nebezpečné, neboť v případě nekompatibility mezi verzemi knihoven se může errno dostat mimo rozsah pole. Lepší je použít funkci strerror ze string.h nebo v případě prostého výpisu na chybový výstup použít perror ze stdio.h.

Ukážeme si to na příkladu. Zkusíme otevřít pod běžným uživatelem /etc/passwd pro zápis na konec souboru. Když se nám to nepodaří, vypíšeme několika možnými způsoby na chybový výstup příslušnou hlášku.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

int main(void) {
  FILE *f;
  int chyba;

  f = fopen("/etc/passwd", "a");
  if (f != NULL) {
    puts("Jak to, že se mi to podařilo?");
    fclose(f);
    return 0;
  }
  
  /* Uložím si errno, neboť fprintf a perror by jej mohly změnit */
  chyba = errno;

  /* První způsob */
  perror("nepodařilo se otevřít soubor");
  
  /* Druhý způsob*/
  fprintf(stderr, "nepodařilo se otevřít soubor: %s\n", strerror(chyba));

  /* Třetí způsob*/
  if (chyba >= 0 && chyba < sys_nerr)
    fprintf(stderr, "nepodařilo se otevřít soubor: %s\n",
      sys_errlist[chyba]);

  return 0;
}

Matematika

Hlavičkový soubor math.h nám zpřístupní celou řadu funkcí v typu double, které známe z matematiky. Při návrhu algoritmů s čísly v pohyblivé desetinné čárce je vždy třeba počítat s tím, že pracujeme s omezenou přesností (a tak například operátor == aplikovaný na výsledky nějakého výpočtu nemusí vrátit stejný výsledek jako v ideálním světě matematiky), navíc při konkrétních výpočtech hrozí kumulace zaokrouhlovací chyby a podobně.

double ceil(double x)horní celá část
double floor(double x)dolní celá část
double modf(double x, double *pi)desetinná a celá část
double frexp(double x, int *pexp)normalizovaný základ a mocnina dvou
double ldexp(double x, int *exp)x * 2exp
double fabs(double x)absolutní hodnota x
double fmod(double x, double y)zbytek po dělení x / y
double pow(double x, double y)xy
double sqrt(double x)odmocnina x
double exp(double x)ex
double log(double x)přirozený logaritmus x
double log10(double x)desítkový logaritmus x
double sin(double x)sinus x
double cos(double x)kosinus x
double tan(double x)tangens x
double asin(double x)arkussinus x
double acos(double x)arkuskosinus x
double atan(double x)arkustangens x
double atan2(double y, double x)úhel daný polopřímkou [0, 0], [x, y]
double sinh(double x)hyperbolický sinus
double cosh(double x)hyperbolický kosinus
double tanh(double x)hyperbolický kotangens

Všechny uvedené goniometrické funkce pracují v radiánech. Řada funkcí není definovaná pro všechna reálná čísla, případně výsledek může být příliš velký. V tomto případě volání funkce nastaví errno na hodnotu EDOM respektive ERANGE.

Ukážeme si malý příklad. Pro všechny celočíselné hodnoty úhlu od 0 do pi spočítáme pomocí sin a cos polohu bodu na jednotkové kružnici a funkcí atan2 zpětně dopočítáme úhel oproti ose x a obě hodnoty úhlu porovnáme. Na mém počítači jsou vyjdou obě hodnoty zcela stejně, neboť se výsledek atan2 vypočítá na nejbližší v typu double reprezentovatelnou hodnotu, kterou je v našem případě příslušné celé číslo.

#include <stdio.h>
#include <math.h>

#define PI 3.14159

int main(void) {
  double rad1, stupnu, rad2, x, y;

  for (rad1 = 0.0; rad1 <= PI; rad1 += 1.0) {
    stupnu = (rad1 * 360.0) / (2 * PI);
    x = cos(rad1);
    y = sin(rad1);
    rad2 = atan2(y, x);
    printf(
      "radiány: %f, stupně %f, bod [%f, %f],"
        " znovu radiány %f\n",
      rad1, stupnu, x, y, rad2);
  }
  return 0;
}

Pokud jste měli při překladu problém s linkerem a nedostupností funkcí sin, cos a atan2, musíte pomocí -lm explicitně přilinkovat příslušnou část standardní knihovny.

gcc matematika.c -lm -o matematika

Pokračování příště

V příštím dílu budeme pokračovat v probírání standardní knihovny.

Verze pro tisk

pridej.cz

 

DISKUZE

Nejsou žádné diskuzní příspěvky u dané položky.



Příspívat do diskuze mohou pouze registrovaní uživatelé.
> Vyhledávání software
> Vyhledávání článků

28.11.2018 23:56 /František Kučera
Prosincový sraz spolku OpenAlt se koná ve středu 5.12.2018 od 16:00 na adrese Zikova 1903/4, Praha 6. Tentokrát navštívíme organizaci CESNET. Na programu jsou dvě přednášky: Distribuované úložiště Ceph (Michal Strnad) a Plně šifrovaný disk na moderním systému (Ondřej Caletka). Následně se přesuneme do některé z nedalekých restaurací, kde budeme pokračovat v diskusi.
Komentářů: 1

12.11.2018 21:28 /Redakce Linuxsoft.cz
22. listopadu 2018 se koná v Praze na Karlově náměstí již pátý ročník konference s tématem Datová centra pro business, která nabídne odpovědi na aktuální a často řešené otázky: Jaké jsou aktuální trendy v oblasti datových center a jak je optimálně využít pro vlastní prospěch? Jak si zajistit odpovídající služby datových center? Podle jakých kritérií vybírat dodavatele služeb? Jak volit vhodné součásti infrastruktury při budování či rozšiřování vlastního datového centra? Jak efektivně datové centrum spravovat? Jak co nejlépe eliminovat možná rizika? apod. Příznivci LinuxSoftu mohou při registraci uplatnit kód LIN350, který jim přinese zvýhodněné vstupné s 50% slevou.
Přidat komentář

6.11.2018 2:04 /František Kučera
Říjnový pražský sraz spolku OpenAlt se koná v listopadu – již tento čtvrtek – 8. 11. 2018 od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5). Tentokrát bez oficiální přednášky, ale zato s dobrým jídlem a pivem – volná diskuse na téma umění a technologie, IoT, CNC, svobodný software, hardware a další hračky.
Přidat komentář

4.10.2018 21:30 /Ondřej Čečák
LinuxDays 2018 již tento víkend, registrace je otevřená.
Přidat komentář

18.9.2018 23:30 /František Kučera
Zářijový pražský sraz spolku OpenAlt se koná již tento čtvrtek – 20. 9. 2018 od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5). Tentokrát bez oficiální přednášky, ale zato s dobrým jídlem a pivem – volná diskuse na téma IoT, CNC, svobodný software, hardware a další hračky.
Přidat komentář

9.9.2018 14:15 /Redakce Linuxsoft.cz
20.9.2018 proběhne v pražském Kongresovém centru Vavruška konference Mobilní řešení pro business. Návštěvníci si vyslechnou mimo jiné přednášky na témata: Nejdůležitější aktuální trendy v oblasti mobilních technologií, správa a zabezpečení mobilních zařízení ve firmách, jak mobilně přistupovat k informačnímu systému firmy, kdy se vyplatí používat odolná mobilní zařízení nebo jak zabezpečit mobilní komunikaci.
Přidat komentář

12.8.2018 16:58 /František Kučera
Srpnový pražský sraz spolku OpenAlt se koná ve čtvrtek – 16. 8. 2018 od 19:00 v Kavárně Ideál (Sázavská 30, Praha), kde máme rezervovaný salonek. Tentokrát jsou tématem srazu databáze prezentaci svého projektu si pro nás připravil Standa Dzik. Dále bude prostor, abychom probrali nápady na využití IoT a sítě The Things Network, případně další témata.
Přidat komentář

16.7.2018 1:05 /František Kučera
Červencový pražský sraz spolku OpenAlt se koná již tento čtvrtek – 19. 7. 2018 od 18:00 v Kavárně Ideál (Sázavská 30, Praha), kde máme rezervovaný salonek. Tentokrát bude přednáška na téma: automatizační nástroj Ansible, kterou si připravil Martin Vicián.
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

13.12.2018 10:57 / Jan Mareš
Re: zavináč

2.12.2018 23:56 / František Kučera
Sraz

5.10.2018 17:12 / Jakub Kuljovsky
Re: Jaký kurz a software by jste doporučili pro začínajcího kodéra?

20.9.2018 10:04 / Jan Ober
Jaký kurz a software by jste doporučili pro začínajcího kodéra?

20.9.2018 10:00 / Jan Ober
Re: Gimp

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2018) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze