首先从课本中和资料中经常出现的一句话说起：C语言是门简单的语言。
C语言本身只有32个关键字，9种控制语句，34种运算符，的确是一门简单的语言。
这样一门简单的语言在实用的时候并非一件好事，比如C语言没有输入输出语句，程序员在输入输出时不得不借助于库函数。
库函数是什么?简单的说，就是把常用的函数写好放到库里便于以后直接使用，这个库就称为函数库，函数被称为库函数。
库（library）的本质是共享。我们从library这个单词的本义就可以看出，正如图书馆是为了实现图书资料的共享，函数库是为
了实现函数的共享。共享是函数库的根本目的也是最大意义，它体现在这样两个方面：
1.资源可以被他人使用：一个函数一旦被放入库中，其他程序员也就获得它的使用权，这就好比一个人写了一本书放进图书馆（我们将其想象为词典这种工具书，这样类比一个函数更贴切），那么其他人也就可以使用这本词典。而且，我们仅仅使用一本词典时，不用去关心词典的作者是如何去编写词典的，我们只关心词典的用法。对于库函数也是一样，我们只关心如何使用库函数，而不去关心库函数的具体实现。举个例子：余弦函数cos被放入库中，尽管九成的程序员都不知道cos函数真正的写法，但是所有程序员都会用它来求余弦。
2.资源可以被重复使用：一个函数被放入库中，那么下次再使用余弦函数就无需再写一遍。这就好比一个人写了一本词典放进图书馆，下次再用这本词典就肯定不会再去写一遍，而是直接从图书馆取出词典然后使用。同样用cos函数的例子：就算一个程序员知道cos函数的真正求法，他也不会每次都去写一遍，一定会选择写一遍放进库中，下次直接调用库函数。
回过头来体会这两个意义，会发现第二点更容易产生，但是第一点意义更重大。这就好比你也可以把自己遇到的单词积累成
一个单词本，仅供自己随时取用，但是不出版的话，只有自己能使用。而一旦你出版了，就有很多的人能使用它了。同时，你拥
有了这本书的版权，而其他人只获得使用权。对于函数库里的函数也一样，让你被提供一个函数库时，你只拥有使用权，版权是
属于编写者的，而且编写者会对使用者隐藏源代码来防止盗版。因此，虽然我们可能经常使用编译器给我们提供的cos函数，但
是即使我们想看，也看不到实现cos函数的代码。
虽然用图书馆类比函数库可以说明函数库的意义，但是函数库究竟是什么？它和我们自己写的函数有什么不同？它存在于我
们计算机的什么位置？是什么样的文件？根据我的理解，函数库在我们的计算机中对应着这样三种文件：
1.头文件(Header Files)，后缀为 .h。这个文件就是实实在在的源代码，只要符合C语法的句子都可以写进去，但是为了发挥出它真正的作用，里面只写了库函数和变量的声明,后文会提到原因。
2.静态库文件(Static Library )，在Windows下后缀为 .lib，在Linux下后缀为 .a。这个文件中真正包含了某些库函数的实现。但是这个文件不是C语言的代码，而是二进制码。
3.动态链接库文件(Dynamic Linked Library)，在Windows下后缀为 .dll，在Linux下后缀为 .so。这个文件也包含了某些库函数的实现，同样是二进制码。
下面结合C语言程序的完整编译和运行过程，介绍这三种文件怎样被用到：
1.预处理阶段，预处理器从头至尾扫描文件，寻找#开头的预处理指令，进行文本替换和插入。这时，我们#include的头文件将被完全插入到include所在位置，就好像替你在写include的位置写了一遍相应的头文件里的代码。
2.编译阶段，编译器对上阶段预处理好的程序进行分析和合成，生成目标模块。这个目标模块其实就是被翻译好的二进制的机器代码，又叫目标文件，后缀是 .obj，在win7下是.o文件。
需要指出的两点：
一：静态库文件 .lib，在以往的Windows环境中静态库文件后缀为.lib，但在win7下的后缀其实不是 .lib，而是和Linux下同样的 .a。而这个 .a文件被 视为是.o的归档，也就是说.a和.o本质相同，都是二进制代码，只是.a相当于放了多个.o中的内容。因此，静态库文件.a完全可以当成目标文件.o来用，或者说它也是另一种形式的目标文件。
二：在编译的过程中对于调用的函数并不需要具体的实现，只要知道函数的原型即可，编译器在函数调用的地方生成一个引用符号，这个引用符号会被下个阶段识别。因此，调用只声明而未定义的函数在这一阶段是不会报错的。
3.链接阶段，连接器将将各个目标文件中的各段代码进行绝对地址定位，生成跟特定平台相关的可执行文件（executable file）。这个可执行文件就是真正的可以被加载到内存中，然后能被底层硬件所执行的文件。比如Windows下的.exe文件。
同样说明两点：
一：上个阶段编译器在函数调用的地方生成了引用符号，在链接阶段必须去找到引用符号的实现，如果函数定义在C文件中，链接器就会去找到那个对应的目标文件.o，如果是静态库函数，则在 .a中，对于这两者链接器都会将它们加入到 .exe文件中。如果找不到对应的函数定义，会报错，如果找到多个而导致无法区分，也会报错。
二：对于标准库文件只需要引用头文件，链接的时候编译器自动查找对应的.a。而对于自己的库，不但在要源码中包含头文件，在链接时还要指明库文件。
4.运行阶段，程序真正运行过程中，还可以调用动态链接库.dll，这个dll文件，我们可以认为它是exe文件的半成品，它没有main函数，因此不能被直接执行，但它可以被exe“动态”地引用和卸载，它和静态库的最大不同在于，静态库.a中内容最后都要被加入到exe中，而dll是独立于exe的，它只是被调用，然后又被释放，dll中的内容并没有被加入exe。这样带来的好处是，内存中只有DLL的一份复制品，节约了内存资源。Dll的调用分为静态调用和动态调用，静态调用需要相应的导入库.a文件来提供DLL 导出函数的符号名及序号，动态调用则需要用LoadLibrary和GetProcAddress语句去寻找函数的入口。
回过头来看这三种文件，.h文件给出了函数的声明，在预处理阶段被加入程序代码中，至于函数的定义，如果放在.a文件中，则
在链接阶段就把.a文件加入到exe文件中，如果放在.dll文件中，则在程序运行阶段才会由应用程序去调用dll中的函数。用这样的
方式来实现库函数，带来的意义是：
1.函数的实现过程被隐藏为二进制码的形式，而不是源码，既保护了函数库编写者的版权，又提升了可移植性
2.函数的声明以头文件形式被提供给用户，用户通过头文件中的声明了解库函数的功能和使用方法。
那么我们如何自己写出一个函数库呢，其实也很简单，在集成开发环境下，我们新建一个工程，平时我们总是新建控制台工
程，其实我们还可以新建静态库工程或是动态链接库工程，这样编译出来的就是.a和.dll。如果是自己亲自写编译命令，就要先把
C或CPP文件编译成.o目标文件，再用ar 命令把.o文件打包归档为.a文件，或是用gcc-shared命令将其创建为.dll文件。
既然人人都可以编写库函数，于是就出现了各种公司和编译器提供的各种不同的库函数，这也造成了极大的混乱。后来标准
化组织ANSI制定了Ｃ语言的标准，同时也制定了函数库的标准，就成为 标准库 函数。后来这个ANSI C标准上升为ISO标准，但
是内容并没有任何变化。C++也是一样，ISO为C++制定了标准之后，所有的C++编译器也就按照这个标准提供库函数。
所谓的标准库，就是ISO给出一些函数库，并规定它们是标准的。标准的意思就是，编译器都要提供这些既定的函数库。我们
可以直接使用，而无需再去编写它们。需要强调的是，标准库并非C语言的一部分，它只是C语言的一个辅助工具。但是事实
上，这个工具对于C语言来说又是极为重要的，离开它编写C程序将变的十分困难，使用它就会带来很多益处。因此，学习标准
库已经成为学习C语言和C++过程中的一部分。
为了学习标准库，我们必须再次认识一下头文件(header file)，头文件中包含了变量和函数的声明，而不包含它们的定义，这
样做带来的意义是：
1.使程序编写变得简单：对于多个C文件都要调用的全局实体（可能是函数，变量，结构，类等等），如果在每个文件中声明一次，显得非常麻烦。我们把对于这些实体的声明写进头文件中，再用include指令把头文件加入到C文件中，就会变得简单。而且修改起来变得更加容易，因为只需要修改头文件中的内容。如果把对于那些实体的定义也写头文件，那么当多个C文件include那个头文件，将会多次定义同一个实体，链接时就会出错。
2.头文件承担了一个重大责任，就是作为函数库的目录与接口，和用户进行交流。头文件中包含了对于函数的声明，这就意味着，通过查看头文件，我们就可以知道库中有哪些函数，以及这些函数的原型，也就知道了这些函数需要什么参数，返回什么值，如何去调用它。这就好比图书馆给用户一份目录清单，告诉你馆里有哪些书，以及对那些书进行简单的介绍。如果把函数定义也写进去，就如同把馆里全部的书的内容都放到目录里，这样庞大的目录没有人看得下去，也没有意义。
3.保护了函数库编写者的版权，头文件中没有函数的具体实现，这意味着我们只能通过看头文件来知晓库函数的使用方法，而不能了解它的实现方法。真正的函数实现作为二进制码被隐藏于.a和.dll 文件中，只能被机器识别。
在C语言的标准中，规定头文件后缀为 .h ，例如包含了scanf函数的<stdio.h>。而在C++的标准中头文件则不采取加后缀的形
式，如<iostream>。注意，C++作为C的超集，是包含C的，我们完全可以在C++程序中包含一个<stdio.h>，但是这就造成了程序
设计风格上的混乱（所以不建议这么写）。为此，C++又提供了<cname>形式的标准头文件，其内容与ISO标准C包含的name.h
头文件相同，但容纳了C++扩展的功能。在 <cname>形式标准的头文件中，与宏相关的名称在全局作用域中定义，其他名称在std
命名空间中声明。
下面给出C89标准中标准库的15个头文件：
<assert.h> 验证程序断言，用于诊断
<ctype.h> 字符类型和字符类测试
<errno.h> 说明出错码
<float.h> 浮点运算有关的常量
<limits.h> 实现和定义时的限制
<locale.h> 声明了C语言本地化函数
<math.h> 说明了数学函数和宏
<setjmp.h> 非局部跳转
<signal.h> 信号处理部分， 规定了了程序执行时如何处理不同的信号。
<stdarg.h> 可变参数表，提供了依次处理含有未知数目和类型的函数变元表的机制
<stddef.h> 标准定义，定义了一些标准宏以及类型
<stdio.h> 标准I/O库，定义了用于输入和输出的函数、类型和宏。
<stdlib.h> 实用程序库函数
<string.h> 字符串操作处理函数
<time.h> 日期和时间的类型和函数
95年对C89的修订版新增了三个
<iso646.h> 替代关系操作符宏
<wchar.h> 宽字符支持
<wctype.h> 宽字符分类和映射支持
C99版本又新增了六个
<complex.h> 支持复数算术运算
<fenv.h> 浮点环境
<inttypes.h> 整型格式转换
<stdbool.h> 布尔类型和值
<stdint.h> 整型
<tgmath.h> 通用类型数学宏
C++ 标准库一共包含18 个 C的标准库头文件：
<cassert> 用于在程序运行时执行断言 <cctype> 字符处理
<cerrno> 错误码 <cfloat> 用于测试浮点类型属性
<ciso646> ISO646变体字符集 <climits> 测试整数类型属性
<clocale> 本地化函数 <cmath> 数学函数
<csetjmp> 执行非内部的goto语句 <csignal> 信号
<cstdarg> 访问参数数量变化的函数 <cstddef> 用于定义实用的类型和宏
<cstdio> 输入/输出 <cstdlib> 杂项函数及内存分配
<cstring> 字符串 <ctime> 时间
<cwchar> 宽字符处理及输入/输出 <cwctype> 宽字符分类
和33 个C++ 头文件：
<algorithm> STL通用算法 <bitset> STL位集容器 <complex> 复数类
<deque> STL双端队列容器 <exception> 异常处理类 <fstream> 文件流
<functional> STL函数对象 <iomanip> 参数化输入/输出 <ios> 基本输入/输出支持
<iosfwd> 输入/输出前置声明 <iostream> 数据流输入/输出 <istream> 基本输入流
<iterator> 遍历序列的类 <limits> 各种数据类型最值常量 <list> STL线性列表容器
<locale> 国际化支持 <map> STL映射容器 <memory> 专用内存分配器
<new> 基本内存分配和释放 <numeric> 通用的数字操作 <ostream> 基本输出流
<queue> STL 队列容器 <set> STL 集合容器 <sstream> 基于字符串的流
<stack> STL 堆栈容器 <stdexcept> 标准异常 <streambuf> iostream 的缓冲区类
<string>字符串类 <strstream>非内存字符序列的流类 <typeinfo> 运行时类型标识
<utility> STL 通用模板类 <valarray>支持值数组的类和模版类 <vector> STL 动态数组容器
以及附加的3个头文件(非必须)
<hash_map> <hash_set> <slist>
关于库函数和标准库就先总结到这里。