说明：整个C标准库解剖系列环境为Ubuntu 8.04，编译器为gcc 4.2.4，由于linux系统中只有C标准库的头文件（在/usr/include下），函数库被编译成了程序库，没有源代码，因此对源代码的解剖用的是glibc 2.9，可从GNU的官方站点上下载。
    类型相关定义包括limits.h、float.h、stddef.h、stdbool.h、stdarg.h、iso646.h、stdint.h共7个头文件。除了stdint.h外，其余6个文件在gcc编译器的/usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.2.4/include目录下。stdint.h在/usr/include中，是C99中引入的，提供了扩展整数的基本定义，放到后面再解剖吧。
    1、limits.h： 定义了整数类型的范围。/usr/include下也有limits.h，它会自己先定义各个整数类型范围，这样当不用gcc来构建你的程序时就可以使用这些值。如果使用gcc编译器来构建你的程序，则会使用gcc编译器自己的limits.h（前面的定义都会#undef掉）。由于这个limits.h会用到gcc内置的limits.h，因此我们解剖/usr/include下的limits.h。

/* ISO C99 Standard: 7.10/5.2.4.2.1 整数类型的大小 <limits.h> */ #ifndef _LIBC_LIMITS_H_ #define _LIBC_LIMITS_H_ 1 #include <features.h> /* 选项的宏，如ISOC99选项、POSIX选项、XOPEN选项等 */ #define MB_LEN_MAX 16 /* 支持区域设置的多字节字符宽度为16位 */ /* 不使用GNU CC时就必须定义下面所有符号，否则使用gcc编译器中的定义（看下面） */ #if !defined __GNUC__ || __GNUC__ < 2 # ifndef _LIMITS_H # define _LIMITS_H 1 #include <bits/wordsize.h> /* 定义了表示字的位数的__WORDSIZE宏，64位平台上值为64，32位平台上值为32 */ # define CHAR_BIT 8 /* char类型的宽度为8位 */ # define SCHAR_MIN (-128) /* signed char的最小值为-2^7，补码表示为10000000，没有对应的正数，其反数还是自己 */ # define SCHAR_MAX 127 /* signed char的最大值为2^7-1=01111111 */ # define UCHAR_MAX 255 /* unsigend char的最大值为2^8-1=11111111（最小值为0） */ # ifdef __CHAR_UNSIGNED__ /* 根据预定义宏来确定是让char=unsigned char还是char=signed char */ # define CHAR_MIN 0 # define CHAR_MAX UCHAR_MAX # else # define CHAR_MIN SCHAR_MIN /* gcc中使用了这个，即char=signed char */ # define CHAR_MAX SCHAR_MAX # endif # define SHRT_MIN (-32768) /* signed short int的最小值为-2^15 */ # define SHRT_MAX 32767 /* signed short int的最小值为2^15-1 */ # define USHRT_MAX 65535 /* unsigned short int的最大值为2^16-1（最小值为0） */ # define INT_MIN (-INT_MAX - 1) /* int的最小值为-2^31 */ # define INT_MAX 2147483647 /* int的最大值为2^31-1 */ # define UINT_MAX 4294967295U /* unsigned int的最大值为2^32-1（最小值为0） */ # if __WORDSIZE == 64 /* 64位的x86平台，这个宏在<bits/wordsize.h>中 */ # define LONG_MAX 9223372036854775807L /* signed long int最大值为2^63-1 */ # else /* 32位的x86平台 */ # define LONG_MAX 2147483647L /* signed long int最大值为2^31-1 */ # endif # define LONG_MIN (-LONG_MAX - 1L) /* signed long int最小值为-2^31 */ # if __WORDSIZE == 64 # define ULONG_MAX 18446744073709551615UL /* 64平台：unsigend long int最大值为2^64-1 */ # else # define ULONG_MAX 4294967295UL /* 32位平台：unsigned long int最大值为2^32-1 */ # endif # ifdef __USE_ISOC99 /* <feature.h>中宏：long long类型为C99标准引入的 */ # define LLONG_MAX 9223372036854775807LL /* signed long long int最大值为2^63-1 */ # define LLONG_MIN (-LLONG_MAX - 1LL) /* signed long long int最小值为-2^63 */ # define ULLONG_MAX 18446744073709551615ULL /* unsigned long long int最大值为2^64-1 */ # endif /* ISO C99 */ # endif /* limits.h */ #endif /* GCC 2. */ #endif /* !_LIBC_LIMITS_H_ */ /* 获取编译器的limits.h，其中定义几乎所有的ISO常量 */ #if defined __GNUC__ && !defined _GCC_LIMITS_H_ /* _GCC_LIMITS_H_是GCC的文件定义 */ # include_next <limits.h> #endif /* 一些gcc版本的<limits.h>没有定义LLONG_MIN、LLONG_MAX和ULLONG_MAX，则这里需要进行定义 */ #if defined __USE_ISOC99 && defined __GNUC__ # ifndef LLONG_MIN # define LLONG_MIN (-LLONG_MAX-1) # endif # ifndef LLONG_MAX # define LLONG_MAX __LONG_LONG_MAX__ # endif # ifndef ULLONG_MAX # define ULLONG_MAX (LLONG_MAX * 2ULL + 1) # endif #endif #ifdef __USE_POSIX /* POSIX添加东西到<limits.h>中 */ # include <bits/posix1_lim.h> #endif #ifdef __USE_POSIX2 # include <bits/posix2_lim.h> #endif #ifdef __USE_XOPEN # include <bits/xopen_lim.h> #endif

    解释：
    （1）/usr/include/limits.h的实现中，char=unsigned char占8位，short占16位，int占32位，long在64位平台上占64位，在32位平台上占32位，C99标准引入的long long占64位。它们都有singed和unsigned两种，默认都是带符号整数(signed)。带符号整数在当前大多数体系结构上一般都用二进制补码表示（当然C标准也支持用其他一些编码表示），即正数用直接编码，符号位为0；负数表示为对应正数各位取反然后加1，符号位为1。带符号整数范围为-2**(n-1)~2**(n-1)-1，其中最小负数-2**(n-1)=100...0没有对应正数，其反数还是自己。无符号整数用直接二进制编码，范围为0~2**n-1。如果使用gcc的limits.h，则每个宏的值依赖于gcc编译器内置的定义，一般跟这里的值一致。
    （2）UCHAR_MAX必须等于2**CHAR_BIT-1，且对带符号整数一般有MIN=-MAX-1。
    （3）feature.h文件中定义了一些表示编译选项的宏，如ISOC99选项、POSIX选项、XOPEN选项等。bits/wordsize.h定义了表示字的位数的__WORDSIZE宏，64位平台上值为64，32位平台上值为32。它们都在/usr/include下。
    （4）如果要新遵循C99标准，则有些gcc版本的<limits.h>可能没有定义LLONG_MIN、LLONG_MAX和ULLONG_MAX，则这里需要进行定义。如果使用POSIX标准，则还要添加一些POSIX中的东西。
    2、float.h： 定义了浮点数类型的特征。

/* ISO C Standard: 5.2.4.2.2 浮点数类型的特征 <float.h> */ #ifndef _FLOAT_H___ #define _FLOAT_H___ /* 实数浮点数表示： x=s*(b**e)*[f1*b**(-1)+f2*b**(-2)+...+fp*b**(-p)], emin<=e<=emax,(**表示求幂) s 是符号(+1或-1) b 是进制基数（通常为2、8、16） e 是指数值，取值范围在emin与emax之间 p 是b进制的有效位数 fk 是有效数字，0<=fk<b */ /* b：指数表示法的基数 */ #undef FLT_RADIX #define FLT_RADIX __FLT_RADIX__ /* 进制基数b，一般为2，适用于所有三种浮点类型 */ /* p：是b进制的有效位数 */ #undef FLT_MANT_DIG #undef DBL_MANT_DIG #undef LDBL_MANT_DIG #define FLT_MANT_DIG __FLT_MANT_DIG__ /* float的b进制有效位数p */ #define DBL_MANT_DIG __DBL_MANT_DIG__ /* double的b进制有效位数p */ #define LDBL_MANT_DIG __LDBL_MANT_DIG__ /* long double的b进制有效位数p */ /* q：精度小数位数。使任何有q个小数位的浮点数能被舍入成有p个b进制位数的浮点数，并且不需要改变这q个小数位 就可以重新转换回来。q的值为： p * log10(b) 如果b是10的幂 floor((p - 1) * log10(b)) 否则 */ #undef FLT_DIG #undef DBL_DIG #undef LDBL_DIG #define FLT_DIG __FLT_DIG__ /* float的精度小数位数，通常为6 */ #define DBL_DIG __DBL_DIG__ /* double的精度小数位数，通常为10 */ #define LDBL_DIG __LDBL_DIG__ /* long double的精度小数位数，通常为10 */ /* emin：最小负整数x，使b**(x-1)在规格化浮点数类型取值范围内 */ #undef FLT_MIN_EXP #undef DBL_MIN_EXP #undef LDBL_MIN_EXP #define FLT_MIN_EXP __FLT_MIN_EXP__ /* float的emin */ #define DBL_MIN_EXP __DBL_MIN_EXP__ /* double的emin */ #define LDBL_MIN_EXP __LDBL_MIN_EXP__ /* long double的emin */ /* ceil(log10(b)*(emin-1))：最小负整数x，使10**(x-1)在 规格化浮点数类型取值范围内，通常值为-37 */ #undef FLT_MIN_10_EXP #undef DBL_MIN_10_EXP #undef LDBL_MIN_10_EXP #define FLT_MIN_10_EXP __FLT_MIN_10_EXP__ #define DBL_MIN_10_EXP __DBL_MIN_10_EXP__ #define LDBL_MIN_10_EXP __LDBL_MIN_10_EXP__ /* emax：最大整数x，使b**(x-1)在可表示的有限浮点数取值范围内 */ #undef FLT_MAX_EXP #undef DBL_MAX_EXP #undef LDBL_MAX_EXP #define FLT_MAX_EXP __FLT_MAX_EXP__ /* float的emax */ #define DBL_MAX_EXP __DBL_MAX_EXP__ /* double的emax */ #define LDBL_MAX_EXP __LDBL_MAX_EXP__ /* long double的emax */ /* floor(log10((1 - b**-p) * b**emax))：最大整数x，使10**x在可 表示的有限浮点数取值范围内，通常值为37 */ #undef FLT_MAX_10_EXP #undef DBL_MAX_10_EXP #undef LDBL_MAX_10_EXP #define FLT_MAX_10_EXP __FLT_MAX_10_EXP__ #define DBL_MAX_10_EXP __DBL_MAX_10_EXP__ #define LDBL_MAX_10_EXP __LDBL_MAX_10_EXP__ /* (1-b**-p)*b**emax：可表示的最大有限浮点数， 通常值为10**37 */ #undef FLT_MAX #undef DBL_MAX #undef LDBL_MAX #define FLT_MAX __FLT_MAX__ #define DBL_MAX __DBL_MAX__ #define LDBL_MAX __LDBL_MAX__ /* b**(1-p)：最小的x(x>0.0)，使1.0+x>1.0，宏定义为允许的最大值，如对 float为10**-5，对double和long double为10**-9 */ #undef FLT_EPSILON #undef DBL_EPSILON #undef LDBL_EPSILON #define FLT_EPSILON __FLT_EPSILON__ #define DBL_EPSILON __DBL_EPSILON__ #define LDBL_EPSILON __LDBL_EPSILON__ /* b**(emin - 1)：最小规格化正数，通常值为10**-37 */ #undef FLT_MIN #undef DBL_MIN #undef LDBL_MIN #define FLT_MIN __FLT_MIN__ #define DBL_MIN __DBL_MIN__ #define LDBL_MIN __LDBL_MIN__ /* 舍入方式：0：向0舍入；1：最近舍入；2：向正无穷大舍入；3：向负无穷d大舍入；-1：不确定， 适用于所有3种浮点类型 */ #undef FLT_ROUNDS #define FLT_ROUNDS 1 /* 使用最近舍入方式 */ #if defined (__STDC_VERSION__) && __STDC_VERSION__ >= 199901L /* 浮点表达式求值方法（C99中引入）： -1 不确定 0 求值时仍保持原类型的精度与取值范围 1 求值时float类型与double类型统一用double类型；long double类型保持不变 2 求值时全部用long double类型 */ #undef FLT_EVAL_METHOD #define FLT_EVAL_METHOD __FLT_EVAL_METHOD__ /* n(C99中引入)：小数位数，使任何有pmax个b进制数位的最宽浮点数类型能被舍入 成有n个小数位的浮点数，并且无需改变这个值就可以重新转换回来。n的值为： pmax * log10(b) 如果b是10的幂 ceil(1 + pmax * log10(b)) 否则 */ #undef DECIMAL_DIG #define DECIMAL_DIG __DECIMAL_DIG__ /* 通常的值为10 */ #endif /* C99 */ #endif /* _FLOAT_H___ */

    解释：
    （1）浮点数的形式为x=s*(b**e)*[f1*b**(-1)+f2*b**(-2)+...+fp*b**(-p)], emin<=e<=emax(**表示求幂)。s是符号位，b是进制基数，e是指数值，p是b进制的有效位数，0<=fk<b。
    （2）IEEE的浮点数表示法：单精度float型有1位符号位S，8位指数E，23位尾数M。转换成数值V=(-1)**S*1.M*2**(E-127)。例如16.5=00010000.1=1.00001*2**4（成为规格化数），则符号位为0，指数位为4+127=131=10000011（因为指数可以为负，8位有符号数的范围为-128~127，为了统一用无符号数表示，要加上127），尾数为00001000000000000000000，拼接起来即得到16.5的内存表示01000001100001000000000000000000。
    （3）常用的宏有FLT_DIG/DBL_DIG/LDBL_DIG、FLT_MIN/DBL_MIN/LDBL_MIN、FLT_MAX/DBL_MAX/LDBL_MAX。
    3、stddef.h： 定义了ptrdiff_t、size_t、wchar_t、wint_t类型和offsetof。有一大堆兼容不同平台的条件编译宏，这对我们没什么用，略去。

/* ISO C Standard: 7.17 一些通用定义 <stddef.h> */ typedef __PTRDIFF_TYPE__ ptrdiff_t; /* 定义带符号整数类型ptrdiff_t，这里__PTRDIFF_TYPE__ 依赖于平台，通常为long类型 */ #if !(defined (__GNUG__) && defined (size_t)) typedef __SIZE_TYPE__ size_t; /* 定义无符号整型size_t，__SIZE_TYPE__ 依赖于平台，通常为unsigned int或unsigned long类型 */ #ifdef __BEOS__ typedef long ssize_t; /* 只用于BeOS系统中 */ #endif #endif typedef _BSD_RUNE_T_ rune_t; /* 只用于老的BSD系统 */ #ifndef _RUNE_T_DECLARED typedef __rune_t rune_t; /* 只用于FreeBSD系统中 */ #define _RUNE_T_DECLARED #endif #ifndef __WCHAR_TYPE__ #define __WCHAR_TYPE__ int #endif #ifndef __cplusplus /* C中才要定义wchar_t，C++中wchar_t为内置类型 */ typedef __WCHAR_TYPE__ wchar_t; /* 宽字符类型wchar_t也在stddef.h中定义，这里为int类型 */ #endif #ifndef __WINT_TYPE__ #define __WINT_TYPE__ unsigned int #endif typedef __WINT_TYPE__ wint_t; /* 用于无符号的宽字符类型中 */ #ifndef __cplusplus #define NULL ((void *)0) /* C中定义NULL指针常量为(void*)0 */ #else #define NULL 0 /* C++中定义NULL指针常量为0 */ #endif #ifdef _STDDEF_H /* 结构成员的地址偏移字节数，TYPE结构类型，MEMBER为其某个成员 */ #define offsetof(TYPE, MEMBER) __builtin_offsetof (TYPE, MEMBER) #endif

    ptrdiff_t是两个指针相减所得的带符号整型，一般用long类型表示。size_t是sizeof运算得到的无符号整型，一般用unsigned int或unsigned long表示。宽字符类型wchar_t也在stddef.h中定义，这里为int类型。wint_t用于无符号的宽字符类型中，这里为unsigned int类型。offsetof宏用于计算结构成员的地址偏移字节数。      
    4、stdbool.h： 是C99中增加的，定义了布尔类型bool，及其两个常量false=0、true=1。__bool_true_false_are_defined=1是标识布尔类型定义是否完成的信号。这些定义与C++中的一致，因此标准C++并不需要另外再支持stdbool.h，但GCC提供了这个扩展，使得在C++中可以支持<stdbool.h>。

/* ISO C Standard: 7.16 布尔类型及其值 <stdbool.h> */ #ifndef _STDBOOL_H #define _STDBOOL_H #ifndef __cplusplus #define bool _Bool /* C中 */ #define true 1 #define false 0 #else /* C++中 */ /* 在C++中支持<stdbool.h>是GCC的一个扩展 */ #define _Bool bool #define bool bool #define false false #define true true #endif /* __cplusplus */ /* 标识布尔类型定义是否完成的信号 */ #define __bool_true_false_are_defined 1 #endif /* stdbool.h */

    5、stdarg.h： 访问可变参数表的类型和函数（用宏实现）。当你需要编写有可变参数表的函数时，比如myfunc(int *a,...)，你就可以用stdarg.h中的各个函数来遍历“...”中的各个实参，以完成该函数的功能。略去没有用的一大堆用于兼容不同平台的条件编译宏，如下：
    /* ISO C Standard: 7.15 可变参数表 <stdarg.h> */ #ifndef __GNUC_VA_LIST #define __GNUC_VA_LIST typedef __builtin_va_list __gnuc_va_list; /* 定义__gnuc_va_list. */ #endif #ifdef _STDARG_H /* var_start(v,l)：初始化用于遍历参数表的状态变量v */ #define va_start(v,l) __builtin_va_start(v,l) /* 结束参数表的遍历，对v和参数表做必要的整理操作 */ #define va_end(v) __builtin_va_end(v) /* 返回v当前指向的参数值 */ #define va_arg(v,l) __builtin_va_arg(v,l) #if !defined(__STRICT_ANSI__) || __STDC_VERSION__ + 0 >= 199900L /* 本函数C99中引入：将s复制到d中，生成指向当前参数的第二个指针 */ #define va_copy(d,s) __builtin_va_copy(d,s) #endif #define __va_copy(d,s) __builtin_va_copy(d,s) typedef __gnuc_va_list va_list; /* 定义va_list类型，用这种类型来定义遍历可变 参数表的状态变量 */ #endif /* _STDARG_H */
    解释：
    （1）va_list类型：用这种类型来定义遍历可变参数列表的状态变量ap。
    （2）va_start(ap,lt)：让ap的内部指针指向第一个可变参数。需要用lt来指定可变参数表前面的最后一个固定参数。遍历开始必须先调用这个函数。
    （3）var_arg(ap,type)：获取当前ap内部指针指向的参数值，然后把指针移动下一个参数，下一个参数的类型要用type指定。
    （4）va_end(ap)：完成对可变参数表的遍历，会对ap和参数表作必要的整理工作。遍历结束时必须要调用这个函数。
    （5）va_copy(dest,src)：c99中引入，将src复制到dest中，dest和src均为va_list型状态变量。这样就生成指向当前参数的第二个状态变量，然后可以独立的使用src和dest来遍历可变参数表。dest中也要像src中一样调用va_end。
    6、iso646.h： 为逻辑运算符定义一些方便使用的宏，是C89增补1中增加的。

/* ISO C Standard: 7.9 一些运算符宏 <iso646.h> */ #ifndef _ISO646_H #define _ISO646_H #ifndef __cplusplus #define and && #define and_eq &= #define bitand & #define bitor | #define compl ~ #define not ! #define not_eq != #define or || #define or_eq |= #define xor ^ #define xor_eq ^= #endif #endif

    之所以要为&&、|、!、^等这些运算符定义一个宏，是因为在ISO 646的字符集中要使用这些特殊的符号可能不方便，而用等价的宏名and、bitor、not、xor就比较方便了，在C++中这些宏名是关键字。C89增补1还提供了一些能在ISO 646中方便使用的字符来拼写{、}之类的符号。如<%、%>、<:、:>、%:、%:%分别等价于字符{、}、[、]、#、##。