C 标准库 - ＜errno.h＞和＜float.h＞详解

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简介

常见库宏

简介

常见库宏

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<errno.h>

简介

<errno.h>头文件定义了一个名为errno的全局变量，用于表示最近发生的错误代码。errno是一个整数变量，它的值通常是一个非零的错误代码，用于指示发生了什么类型的错误。也可以在适当的时候修改它的值或重置为零。

<errno.h>头文件还定义了一些常量，这些常量代表不同类型的错误代码。这些常量可以在程序中与errno的值进行比较，以确定发生了哪种类型的错误。

以下是一些常见的errno常量：

• EDOM：表示数学域错误，例如对负数求平方根。
• ERANGE：表示结果超出范围，例如对一个超出整型范围的数进行计算。
• EACCES：表示权限被拒绝，例如试图以只读方式打开一个只有写权限的文件。
• ENOENT：表示文件或目录不存在。
• EINVAL：表示无效的参数，例如传递给函数的参数值不符合预期。

常见库宏

1、extern int errno：
这是一个全局变量，类型为int，用于表示最近发生的错误代码。它通过系统调用设置，在某些库函数中指示发生了什么类型的错误。在程序启动时，errno的初始值通常为0。当发生错误时，特定的库函数会修改errno的值为非零值，以表示不同类型的错误。errno是可更改的左值，因此可以通过程序来读取和修改它的值。

2、EDOM：
这个宏表示数学域错误。当某个数学函数的输入参数超出了该函数定义的域时，就会发生域错误。例如，对负数求平方根或对负数进行对数运算都会导致域错误。当发生域错误时，errno会被设置为EDOM。

3、ERANGE：
这个宏表示范围错误。当某个数学函数的输入参数超出了该函数定义的范围时，就会发生范围错误。例如，对一个超出整型范围的数进行计算可能导致范围错误。当发生范围错误时，errno会被设置为ERANGE。

这些宏提供了一种标准化的方式来表示不同类型的错误，并且可以帮助程序员在错误处理过程中进行识别和处理。通过检查errno的值，可以确定特定函数调用是否发生了错误，并根据需要采取适当的措施。

实例

以下是一个简单的代码示例，演示了如何使用<errno.h>头文件中定义的宏来检测和处理错误：

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <math.h>int main() {double x = -1.0;double result = sqrt(x);if (errno == EDOM) {printf("sqrt(%f) 发生域错误\n", x);} else if (errno == ERANGE) {printf("sqrt(%f) 发生范围错误\n", x);} else {printf("sqrt(%f) = %f\n", x, result);}return 0;
}

在这个示例中，我们尝试对负数进行平方根运算。由于平方根函数只能对非负数进行计算，因此会发生域错误。我们使用if语句检查errno的值，并根据不同的错误类型打印出相应的错误消息。如果没有发生错误，则打印出计算结果。

请注意，我们使用了sqrt()函数来计算平方根，并且没有显式地检查其返回值。这是因为sqrt()函数在发生域错误时会返回一个特殊的值NaN（Not a Number），而不是设置errno的值。因此，我们必须使用errno来检测域错误。

输出结果：

sqrt(-1.000000) 发生域错误

<float.h>

简介

C 标准库的 float.h 头文件包含了一组与浮点值相关的依赖于平台的常量。浮点数是一种用于表示实数的数值类型，它由符号位、基数、指数和精度组成。C 标准库的 <float.h> 头文件定义了与浮点数相关的一些常量，这些常量的值依赖于所运行的平台。

组件	组件描述
S	符号 ( +/- )
b	指数表示的基数，2 表示二进制，10 表示十进制，16 表示十六进制，等等...
e	指数，一个介于最小值 emin 和最大值 emax 之间的整数。
p	精度，基数 b 的有效位数

常见库宏

下面的值是特定实现的，且是通过 #define 指令来定义的，这些值都不得低于下边所给出的值。请注意，所有的 FLT 是指类型 float 的浮点数，DBL 是指类型 double 的浮点数，LDBL 是指类型 long double 的浮点数。

宏	描述
FLT_ROUNDS	定义浮点加法的舍入模式，它可以是下列任何一个值： -1 - 无法确定 0 - 趋向于零 1 - 去最近的值 2 - 趋向于正无穷 3 - 趋向于负无穷
FLT_RADIX 2	这个宏定义了指数表示的基数。基数 2 表示二进制，基数 10 表示十进制，基数 16 表示十六进制。
FLT_MANT_DIG DBL_MANT_DIG LDBL_MANT_DIG	这些宏定义了 FLT_RADIX 基数中的位数。
FLT_DIG 6 DBL_DIG 10 LDBL_DIG 10	这些宏定义了舍入后不会改变表示的十进制数字的最大值（基数 10）。
FLT_MIN_EXP DBL_MIN_EXP LDBL_MIN_EXP	这些宏定义了基数为 FLT_RADIX 时的指数的最小负整数值。
FLT_MIN_10_EXP -37 DBL_MIN_10_EXP -37 LDBL_MIN_10_EXP -37	这些宏定义了基数为 10 时的指数的最小负整数值。
FLT_MAX_EXP DBL_MAX_EXP LDBL_MAX_EXP	这些宏定义了基数为 FLT_RADIX 时的指数的最大整数值。
FLT_MAX_10_EXP +37 DBL_MAX_10_EXP +37 LDBL_MAX_10_EXP +37	这些宏定义了基数为 10 时的指数的最大整数值。
FLT_MAX 1E+37 DBL_MAX 1E+37 LDBL_MAX 1E+37	这些宏定义最大的有限浮点值。
FLT_EPSILON 1E-5 DBL_EPSILON 1E-9 LDBL_EPSILON 1E-9	这些宏定义了可表示的最小有效数字。
FLT_MIN 1E-37 DBL_MIN 1E-37 LDBL_MIN 1E-37	这些宏定义了最小的浮点值。

这些常量的值可以在程序中使用，以便在不同的平台上保持浮点数操作的一致性和可移植性。通过使用这些常量，您可以编写与浮点数相关的代码，而不需要关心底层平台的具体细节。

实例 

以下是一个使用 <float.h> 头文件中常量的示例代码，它检测浮点数的溢出和下溢情况，并将结果输出到标准输出流：

#include <stdio.h>
#include <float.h>int main() {float f = FLT_MAX;double d = DBL_MAX;long double ld = LDBL_MAX;// 检查浮点数是否溢出或下溢if (f > FLT_MAX) {printf("float 类型的变量 f 溢出\n");} else if (f < FLT_MIN) {printf("float 类型的变量 f 下溢\n");} else {printf("float 类型的变量 f 未溢出也未下溢\n");}if (d > DBL_MAX) {printf("double 类型的变量 d 溢出\n");} else if (d < DBL_MIN) {printf("double 类型的变量 d 下溢\n");} else {printf("double 类型的变量 d 未溢出也未下溢\n");}if (ld > LDBL_MAX) {printf("long double 类型的变量 ld 溢出\n");} else if (ld < LDBL_MIN) {printf("long double 类型的变量 ld 下溢\n");} else {printf("long double 类型的变量 ld 未溢出也未下溢\n");}return 0;
}

该程序首先包含了 <stdio.h> 和 <float.h> 头文件。然后，它定义了一个 float 类型的变量 f，一个 double 类型的变量 d 和一个 long double 类型的变量 ld，并将它们分别初始化为它们所能表示的最大值。

接下来，程序使用 <float.h> 头文件中的常量 FLT_MAX、FLT_MIN、DBL_MAX、DBL_MIN、LDBL_MAX 和 LDBL_MIN 来检测浮点数是否溢出或下溢。如果某个变量的值超过了它所能表示的最大值，则认为它溢出；如果它的值小于它所能表示的最小值，则认为它下溢。

最后，程序使用 printf() 函数将结果输出到标准输出流。输出语句使用了格式化字符串，其中 %s 表示一个字符串，而 %f 表示一个浮点数。

让我们编译和运行上面的程序，这将产生下列结果：

float 类型的变量 f 未溢出也未下溢
double 类型的变量 d 未溢出也未下溢
long double 类型的变量 ld 未溢出也未下溢

这个示例程序演示了如何使用 <float.h> 头文件中的常量来检测浮点数的溢出和下溢情况，并将结果输出到标准输出流。