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Vitro 标准库支持矩阵

5900 字·约 15 分钟 阅读 2026-10-10 17:07

状态：基于 标准库架构与测试防线.md 四层架构与分层规则，截至 2026-09-11（2026-06-07 基线 + 其后已核实变化的回填，逐项注明核实日期）。 设计原则：All in. Record don't hide. Fix real bugs, not test cases. MoonBit 侧现状（2026-10-07 复核）：本表 Layer 列描述 Rust oracle（tag rust-oracle-freeze，已随 2026-10-05 删区退役）的实现路径；MoonBit 活跃区同位实现已落 moonbit/host（vitro/engine 0.8.0 在架，110 路由——host_route_coverage 机判复核不变：内存/ctype/math/字符串/转数值/printf-scanf/VFS 各族 handler），对拍由 clang_direct / vm_diff 承载（shadow 已随删区退役，语料域由 clang_direct 吸收——差量 0），路由覆盖由 scripts/moonbit/host_route_coverage 把关。函数级承诺以本表为单一清单，MoonBit 侧按此对齐。

本次修订（2026-09-11，前端切割后文档翻新）：回填 2026-06-07 之后已核实的能力变化 —— ① scanf 族三修：返回值按 C11 7.21.6.2 返回成功项数、格式串普通字符指令精确匹配、%% 参与匹配 （见 C语言子集规范.md §2.8 与 CHANGELOG.md [Unreleased]；同批还有空白指令跳白修复）； ② 堆模型改为 bump 分配 + 有界隔离：free 进 FIFO 隔离区（预算 256KB、会话级可调），超预算 FIFO 驱逐复用 （见 堆有界隔离决议.md 与 C语言子集规范.md §2.9）； ③ 补齐 §一 遗漏的 <stdarg.h>（已核实 native/runtime_libc/include/ 下实存 14 个头文件，文档原列 13 个）。 其余未复核的判定一律保持 2026-06-07 原样，不做推测性更新。

一、支持的头文件

头文件 状态 说明
<stdio.h> ✅ 完整 I/O：含 printf/scanf/getchar/putchar/fopen/fclose/fread/fwrite/fgets/fputs/feof/fprintf/puts/sprintf/snprintf/sscanf/fgetc/fputc/fseek/ftell/rewind/fflush/perror/clearerr/remove/rename
<stdlib.h> ✅ 完整核心：含 malloc/free/realloc/calloc/atoi/atof/atol/abs/rand/srand/exit/qsort/bsearch/abort/strtol/strtod/llabs
<ctype.h> ✅ 完整字符分类：含 isdigit/isalpha/islower/isupper/tolower/toupper/isspace/isalnum/isprint/iscntrl/isxdigit/isgraph/ispunct/isblank
<math.h> ✅ 完整教学 math：sin/cos/tan/sqrt/pow/atan/log/log10/exp/fabs/ceil/floor/round/fmod/asin/acos/atan2/sinh/cosh/tanh（libm double 精度）
<string.h> ✅ 完整字符串：含 strlen/strcpy/strncpy/strcmp/strncmp/strcat/strncat/memcpy/memmove/memset/memcmp/strchr/strrchr/strstr/memchr/strdup/strerror/strpbrk/strspn/strcspn
<stdarg.h> ✅ 变参：va_list（以 char* 模拟）+ va_start/va_arg/va_end 宏，展开为内部 Host 函数 __vitro_va_start/__vitro_va_arg/__vitro_va_end（native/crates/vitro_vm/src/host/misc.rs）；支持 int/double/long long 等常见类型（遵循 C 默认实参提升）；回归用例 native/tests/cases/baseline/variadic.c。原文档漏列本头文件，2026-09-11 核实补入
<limits.h> ✅ 空存根，宏由 Lexer 预定义（INT_MAX/INT_MIN/LONG_MAX/LONG_MIN/CHAR_BIT）
<stdbool.h> ✅ 存根声明已加载，bool typedef + true/false 宏
<stddef.h> ✅ 存根声明已加载，size_t/ptrdiff_t typedef；offsetof 为编译器内置
<stdint.h> ✅ 存根声明已加载，int8_t/uint8_t/int16_t/uint16_t/int32_t/uint32_t/int64_t/uint64_t typedef
<time.h> ✅ 存根声明已加载，time_t/clock_t typedef + CLOCKS_PER_SEC 宏；time/clock
<assert.h> ✅ 存根声明已加载，assert 宏展开为 __vitro_assert_fail Host Func
<errno.h> ✅ 存根声明已加载，extern int errno + EINVAL/ERANGE/EDOM/ENOENT/EACCES 宏
<float.h> ✅ 存根声明已加载，FLT_MAX/DBL_MAX/FLT_EPSILON/DBL_EPSILON 等宏

二、函数级支持矩阵

2.1 stdio.h

函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
printf B 硬编码（变参） ✅ N/A N/A 格式字符串诊断 W3032/W3062（批四 2026-10-07 降 warning——Clang -Wformat 口径）
scanf B 硬编码（变参；返回类型 2026-09-11 由 void 改 int） ✅ N/A N/A 2026-09-11 三修：按 C11 7.21.6.2 返回成功项数 / 普通字符指令精确匹配 / %% 参与匹配；同批空白指令跳白修复（C语言子集规范.md §2.8）
fprintf B 硬编码（变参） ✅ N/A N/A ⚠️ 既有偏差（2026-09-11 E-P1-5 核查记录）：fprintf(fp, …)（fp 来自 fopen）不写入 VFS 文件，而是被当作 stdout 输出；写 stderr 已正确分流。需要写文件请用 fputs/fwrite/fputc
getchar B 硬编码 ✅ N/A N/A —
putchar B 硬编码 ✅ N/A N/A —
puts B 硬编码 ✅ N/A N/A —
sprintf B 硬编码（变参） ✅ N/A N/A —
snprintf B 硬编码（变参） ✅ N/A N/A —
sscanf B 硬编码（变参） ✅ N/A N/A 与 scanf 共享同一份格式串解析，2026-09-11 scanf 族三修同步生效
fopen B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fclose B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fread B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fwrite B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fgets B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fputs B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
feof B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
ungetc B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fgetc B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fputc B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fseek B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
ftell B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
rewind B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
fflush B 硬编码 N/A N/A N/A VFS 内存模式为空操作
perror B 硬编码 N/A N/A N/A 简化版：忽略 errno
clearerr B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
remove B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed
rename B 硬编码 N/A N/A N/A VFS-backed

2.2 stdlib.h

函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
malloc B 硬编码 ✅ N/A N/A bump 顶指针推进 + 隔离区驱逐复用（2026-09-11 起）；UAF/泄漏检测
free B 硬编码 ✅ N/A N/A 进入 FIFO 隔离区，隔离期内地址不复用（2026-09-11 起，预算 256KB 会话级可调）；UAF/Double-Free 检测保留
realloc B 硬编码 ✅ N/A N/A 恒为新块拷贝，旧块进隔离区（2026-09-11 起）
calloc B 硬编码 ✅ N/A N/A 零初始化 + 统一堆分配入口（bump + 驱逐复用，2026-09-11 起）
atoi B 硬编码 ✅ ✅ ✅ —
atof B 硬编码 ✅ N/A N/A —
atol B 硬编码 ✅ N/A N/A —
strtol B 硬编码 N/A N/A N/A 支持 endptr，解析失败时设置 errno=EINVAL
strtod B 硬编码 N/A N/A N/A 支持 endptr，解析失败时设置 errno=EINVAL
abs B 存根声明 ✅ ✅ ✅ 已替代硬编码
llabs B 硬编码 N/A N/A N/A long long 绝对值
rand B 硬编码 ✅ ✅ ✅ —
srand B 硬编码 ✅ ✅ ✅ —
exit B 硬编码 N/A N/A N/A —
abort B 硬编码 N/A N/A N/A 终止并输出诊断
qsort B 硬编码 N/A N/A N/A VM 回调敏感（存根已声明，见 §5.2.1 与 §5.7 Phase A）
bsearch B 硬编码 N/A N/A N/A VM 回调敏感

分配器语义变更（2026-09-11，已核实）：malloc/calloc/realloc/free 的底层堆模型改为 bump 分配 + 有界隔离（Bounded Quarantine） —— 隔离预算 = 堆上限的 1/4 = 256KB（会话级可调，vitro_set_quarantine_budget）； 超预算时 FIFO 驱逐最老已释放块归还复用；堆耗尽（1MB 墙）返回 NULL + 教学提示（不 trap）。 决策与验收清单见 堆有界隔离决议.md，与 Clang 的四项差异见 C语言子集规范.md §2.9。 上表函数在 Layer / 类型检查 / 三层验证状态上均无变化，仅分配行为语义变更。

2.3 ctype.h

函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
isdigit B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isalpha B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
islower B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isupper B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
tolower B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
toupper B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isspace B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isalnum B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isprint B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
iscntrl B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isxdigit B 存根声明 N/A ✅ ✅ —
isgraph B 存根声明 N/A N/A N/A —
ispunct B 存根声明 N/A N/A N/A —
isblank B 存根声明 N/A N/A N/A —

2.4 math.h

函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
sin B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::sin，double
cos B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::cos，double
tan B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::tan，double
sqrt B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::sqrt，double
pow B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::pow，double
atan B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::atan，double
log B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::log（自然对数），double
log10 B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::log10，double
exp B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::exp，double
fabs B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::fabs，double
ceil B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::ceil，double
floor B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::floor，double
round B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::round，double
fmod B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::fmod，double
asin B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::asin，double
acos B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::acos，double
atan2 B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::atan2，double
sinh B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::sinh，double
cosh B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::cosh，double
tanh B 存根声明 ✅ N/A N/A libm::tanh，double

2.5 string.h

函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
strlen C 存根声明 ✅ ✅ ✅ 已切换为 Bytecode Libc 路径
strcpy B 硬编码 ✅ ✅ ✅ E3070 Buffer Overflow 诊断
strncpy B 硬编码 ✅ ✅ ✅ —
strcmp C 存根声明 N/A ✅ ✅ 已切换为 Bytecode Libc 路径
strncmp B 硬编码 N/A N/A N/A —
strcat B 硬编码 ✅ ✅ ✅ E3070 Buffer Overflow 诊断
strncat B 硬编码 N/A N/A N/A —
memcpy B 硬编码 N/A ✅ ✅ —
memmove B 硬编码 N/A ✅ ✅ —
memset B 硬编码 ✅ ✅ ✅ —
memcmp B 硬编码 N/A N/A N/A —
strchr B 硬编码 N/A N/A N/A —
strrchr B 硬编码 N/A N/A N/A —
strstr B 硬编码 N/A N/A N/A —
memchr B 硬编码 N/A N/A N/A —
strdup B 硬编码 N/A N/A N/A malloc+strcpy，内存追踪
strerror B 硬编码 N/A N/A N/A 映射 5 种常见错误码
strpbrk B 硬编码 N/A N/A N/A —
strspn B 硬编码 N/A N/A N/A —
strcspn B 硬编码 N/A N/A N/A —

2.6 time.h

函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
time B 硬编码 N/A N/A N/A 返回 Unix 时间戳（秒）
clock B 硬编码 N/A N/A N/A 返回微秒级近似时钟

2.7 assert.h

宏/函数 Layer 类型检查 Host Contract Bytecode Consistency Differential 备注
assert B 宏展开 N/A N/A N/A 展开为 if (!(expr)) __vitro_assert_fail()
__vitro_assert_fail B 硬编码 N/A N/A N/A 输出诊断并终止程序

三、宏与类型定义

名称 值 来源 备注
NULL 0 Lexer 预定义宏 全局可用
EOF -1 Lexer 预定义宏 全局可用
stdin 0 Lexer 预定义宏 全局可用
stdout 1 Lexer 预定义宏 全局可用
stderr 2 Lexer 预定义宏 全局可用
size_t unsigned int 存根 typedef 多文件声明，覆盖不报错
ptrdiff_t int 存根 typedef stddef.h 中定义
time_t long long 存根 typedef time.h 中定义
clock_t long long 存根 typedef time.h 中定义
FILE void* 存根 typedef stdio.h 中定义
EXIT_SUCCESS 0 Lexer 预定义宏 stdlib.h
EXIT_FAILURE 1 Lexer 预定义宏 stdlib.h
RAND_MAX 32767 Lexer 预定义宏 stdlib.h
SEEK_SET 0 Lexer 预定义宏 stdio.h
SEEK_CUR 1 Lexer 预定义宏 stdio.h
SEEK_END 2 Lexer 预定义宏 stdio.h
INT_MAX 2147483647 Lexer 预定义宏 limits.h
INT_MIN -2147483648 Lexer 预定义宏 limits.h
LONG_MAX 2147483647 Lexer 预定义宏 limits.h
LONG_MIN -2147483648 Lexer 预定义宏 limits.h
CHAR_BIT 8 Lexer 预定义宏 limits.h
true 1 Lexer 预定义宏 stdbool.h
false 0 Lexer 预定义宏 stdbool.h
CLOCKS_PER_SEC 1000000 存根宏 time.h
EINVAL 1 存根宏 errno.h
ERANGE 2 存根宏 errno.h
EDOM 3 存根宏 errno.h
ENOENT 4 存根宏 errno.h
EACCES 5 存根宏 errno.h
FLT_MAX 3.40282347e+38F 存根宏 float.h
DBL_MAX 1.7976931348623157e+308 存根宏 float.h
FLT_EPSILON 1.19209290e-7F 存根宏 float.h
DBL_EPSILON 2.2204460492503131e-16 存根宏 float.h

四、已解除的缺口

缺口 解除时间 说明
math.h 不支持 2026-06-07 引入 libm，注册 20 个数学函数 Host Func
#include <stdio.h> 被跳过 2026-06-07 Lexer 加载存根，TypeChecker 识别声明
strdup 不支持 2026-06-07 新增 STRDUP Host Func，复用 allocate_raw + MemoryRegion 追踪
大量函数缺存根声明 2026-06-07 补全全部 6 个已有头文件存根；新增 7 个存骨头文件
P1 核心函数缺失 2026-06-07 完成 abort/strtol/strtod/strerror/fflush/perror/clearerr/time/clock/assert/errno/remove/rename/strpbrk/strspn/strcspn + ctype/math 补全
scanf 返回值未实现（被视作 void） 2026-09-11 按 C11 7.21.6.2 返回成功匹配并赋值的项数；int r = scanf(...)、while (scanf(...) != EOF) 恢复可用（C语言子集规范.md §2.8、CHANGELOG.md [Unreleased]）
scanf 格式串普通字符指令被忽略 2026-09-11 新增 ScanfItem::Literal(u8)：与输入流下一个字符精确比较，不匹配即停止解析；%% 展开为字面 % 同样参与匹配；sscanf 同族同修（回归 baseline/scanf_literal_match.c / scanf_literal_mismatch.c）
scanf 格式串空白指令不跳白 2026-09-11 按 C11 7.21.6.2 匹配输入中任意数量（含零）空白字符；此前 scanf("%d %c %d", …) 读 3 + 4 时 %c 捕获空格而非 +（教学阻断）
输入耗尽的 EOF 语义（InputMode::Batch 之前缺失） 2026-09-12 行 233 只接了"返回值语义"（成功项数），耗尽→EOF 未接通：while (scanf(...) != EOF) 在有限输入下永久挂起 waiting_input。现 InputMode::Batch（batch_input:true / CLI run）下流耗尽返回 EOF(-1)、程序正常结束；默认 Interactive 保留"等待键入"挂起语义（crates/vitro_vm/src/host/io.rs，与 getchar 同口径）。对端需求清单 A1
EOF 粘滞语义（stdin_eof，同日补） 2026-09-12 A1 首修只覆盖"判定 EOF 的那一次调用"：判定后未推进游标、也无粘滞标志，于是 scanf 触发的 EOF 对 getchar 不可见。实测输入 7\n：Clang 给 r1=1 r2=-1 c=-1，Vitro 给 c=10（把 scanf 未消费的 '\n' 当普通字符读出）。现 RuntimeState::stdin_eof 为粘滞位（对齐 C11 7.21.5.1 feof），判定 EOF 时置位并把游标推到底，三条读取路径（scanf / getchar / ungetc 前置检查）统一查询；set_stdin / push_stdin_text 重新喂入时清位。回归 baseline/scanf_eof_loop.c / scanf_eof_after_exhaust.c（native/crates/vitro_vm/src/host/io.rs）

五、下一阶段全面拓展蓝图（基于四层架构分层规则）

目标：一次性规划到位，覆盖 C89 教学高频函数 + C99 补充，避免反复修补。 分层依据：标准库架构与测试防线.md 第 2.1 节分层规则。

5.1 分层规则速查

类型 必须放在 原因
内存安全诊断敏感 Layer B 需要注入边界检查、UAF 检测、行号追踪
I/O 沙盒敏感 Layer B 需要操作会话输出通道（session.runtime.output_chunks，按 stdout/stderr/note 打标）/ VFS
VM 回调敏感 Layer B 需要 call_user_function 回调 VM 函数
纯计算、无副作用 Layer C（优先）或 Layer B Bytecode 可教学展示源码；Rust 可借助 libm
超高频内存原语 Layer A 原生执行，避免 CallHost 开销（待 profiling）

5.2 🔴 P0 — 立即填补（学生代码编译失败最高频）

5.2.1 零成本修复（Host Func 已实现，仅缺存根声明 / 宏定义）

头文件 内容 分层 动作 学生场景
<stdlib.h> qsort Layer B ✅ 存根已添加 LeetCode 排序、数据结构教材
<limits.h> INT_MAX, INT_MIN, LONG_MAX, LONG_MIN, CHAR_BIT 无 Layer ✅ Lexer 预定义宏 + stub 头文件 DP 初始化、边界判断
<stdbool.h> bool, true, false 无 Layer ✅ stub typedef + Lexer 预定义宏 现代 C 代码标配
<stdlib.h> EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE, RAND_MAX 无 Layer ✅ Lexer 预定义宏 程序返回值、随机数范围
<stdio.h> SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END 无 Layer ✅ Lexer 预定义宏 fseek 定位
<stddef.h> size_t, ptrdiff_t 无 Layer ✅ stub 头文件 + 编译器内置 offsetof 标准类型
<stdint.h> int32_t, uint64_t 等 无 Layer ✅ stub typedef 头文件 精确宽度整数类型
<time.h> time_t, clock_t, CLOCKS_PER_SEC 无 Layer ✅ stub 头文件 + 宏 时间/计时类型
<assert.h> assert 宏 无 Layer ✅ stub 头文件 + Host Func 调试断言
<errno.h> errno, EINVAL/ERANGE/EDOM/ENOENT/EACCES 无 Layer ✅ stub 头文件 + Host 设置 错误码处理
<float.h> FLT_MAX, DBL_MAX, FLT_EPSILON, DBL_EPSILON 无 Layer ✅ stub 宏头文件 浮点边界

5.2.2 新增函数（P0 核心）

头文件 函数 分层 学生场景
<stdio.h> puts Layer B ✅ 已实现
<stdio.h> sprintf, snprintf Layer B ✅ 已实现
<stdio.h> sscanf Layer B ✅ 已实现
<stdio.h> fgetc, fputc Layer B ✅ 已实现
<stdio.h> fseek, ftell, rewind Layer B ✅ 已实现
<stdio.h> fflush, perror, clearerr Layer B ✅ 已实现
<stdio.h> remove, rename Layer B ✅ 已实现
<stdlib.h> calloc Layer B ✅ 已实现
<stdlib.h> bsearch Layer B ✅ 已实现
<stdlib.h> atof, atol Layer B ✅ 已实现
<stdlib.h> abort Layer B ✅ 已实现
<stdlib.h> strtol, strtod Layer B ✅ 已实现
<stdlib.h> llabs Layer B ✅ 已实现
<string.h> strchr, strrchr, strstr Layer B ✅ 已实现
<string.h> strncmp, strncat Layer B ✅ 已实现
<string.h> memcmp, memchr Layer B ✅ 已实现
<string.h> strerror Layer B ✅ 已实现
<string.h> strpbrk, strspn, strcspn Layer B ✅ 已实现
<math.h> tan, log10, fabs, ceil, floor, round, fmod Layer B ✅ 已实现
<math.h> asin, acos, atan2, sinh, cosh, tanh Layer B ✅ 已实现
<ctype.h> isgraph, ispunct, isblank Layer B ✅ 已实现
<time.h> time, clock Layer B ✅ 已实现

5.3 🟠 P1 — 短期实现（教学/算法必备）

5.3.1 已有头文件补全

头文件 函数 分层 分层依据
<string.h> strtok Layer C 纯计算但涉及全局静态状态；建议走 Bytecode Libc

5.3.2 新增头文件

头文件 内容 分层 实现方式
<assert.h> assert Layer B ✅ 已实现
<time.h> time, clock Layer B ✅ 已实现
<time.h> CLOCKS_PER_SEC 无 Layer ✅ 已实现
<errno.h> errno, EDOM, ERANGE, EINVAL, ENOENT, EACCES 无 Layer ✅ 已实现
<stdio.h> fflush, perror, clearerr, remove, rename Layer B ✅ 已实现
<stddef.h> offsetof 无 Layer ✅ 已实现
<float.h> FLT_MAX, DBL_MAX, FLT_EPSILON, DBL_EPSILON 无 Layer ✅ 已实现

5.4 🟡 P2 — 中期实现（进阶补全）

以下项目经评估后明确不支持，已在排除项中登记。

头文件 内容 不支持理由
<math.h> INFINITY, NAN, HUGE_VAL 可用 1e309 或 0.0/0.0 替代；标准宏在不同平台值不同，教学不依赖
<string.h> strtok 需全局静态状态，线程不安全；教学价值有限，学生可用 strchr/strcspn 自行实现

5.5 ⚫ 明确排除项（实现复杂 / 教学价值极低）

特性/头文件 排除理由
bitfield（位域） 文档已排除；嵌入式专用，初学者不需要
<complex.h> / _Complex 数学/工程专用，教学不用
<fenv.h> 浮点环境控制，教学不用
<locale.h> 本地化，教学不用
<wchar.h> / <wctype.h> / <uchar.h> 宽字符/国际化，除非专门课程
<threads.h> / <stdatomic.h> 并发编程，通常用 pthreads 或 C++ 教学
<setjmp.h> / longjmp 非局部跳转，教学不鼓励
_Generic / _Static_assert / _Alignas / _Alignof C11 进阶，学生几乎不用
_Noreturn / _Thread_local / _Atomic 同上
div / ldiv / lldiv 除法同时获取商和余数，极少使用
atexit / at_quick_exit 退出处理函数，教学不用
getenv / system 环境变量/系统命令，沙盒中意义有限
frexp / ldexp / modf / scalbn 等 math 高级函数 数值分析专用
strtok 需全局静态状态，教学价值有限，可用 strchr/strcspn 自行实现
INFINITY / NAN / HUGE_VAL 可用 1e309 或 0.0/0.0 替代，教学使用频率极低

5.6 按分层统计的工作量估算

定位注记（2026-09-27）：本节为 2026-06-07 蓝图口径的历史留存——Rust 区已冻结，剩余项（如 strtok、INFINITY/NAN 近似宏）若要落地应走 MoonBit 侧 moonbit/host，不在 Rust oracle 内补。

分层 新增项数 估算工作量
无 Layer（宏/typedef） 0 全部完成
Layer C: Bytecode Libc strtok 约 1 个函数，需全局静态状态支持
Layer B: Rust Host INFINITY/NAN 近似宏 约 1 天
Layer A: VM Builtin 暂不接 codegen（待 profiling） 0

总计：标准库教学子集已基本完整，剩余工作量 < 1 天。

5.7 推荐实施路线图

Phase A（第 1 周）：基础设施 + 立即可用 ✅

  • qsort 存根声明修复（1 行）
  • 新增 stub 头文件：limits.h, stdbool.h, stddef.h, stdint.h, time.h, assert.h, errno.h, float.h
  • 补全已有头文件宏：EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE, RAND_MAX, SEEK_SET/CUR/END
  • puts, sprintf, snprintf, sscanf
  • calloc, bsearch
  • fgetc, fputc, fseek, ftell, rewind
  • strchr, strrchr, strstr, strncmp, strncat, memcmp, memchr
  • atof, atol
  • tan, log10, fabs, ceil, floor, round, fmod
  • asin, acos, atan2, sinh, cosh, tanh
  • isgraph, ispunct, isblank
  • abort, strtol, strtod, llabs
  • fflush, perror, clearerr, remove, rename
  • strerror, strpbrk, strspn, strcspn
  • time, clock
  • assert 宏
  • errno 全局变量 + Host 设置
  • float.h 常量宏

目标：LeetCode 中 90% 的 C 解法能编译通过。

Phase B（可选）：剩余补全

  • strtok → 明确不支持：需全局静态状态，教学价值有限，学生可用 strchr/strcspn 自行实现
  • INFINITY, NAN, HUGE_VAL → 明确不支持：可用 1e309 或 0.0/0.0 替代，教学使用频率极低

目标：K&R《C程序设计语言》全书示例代码 95% 能编译通过。

5.8 关键校正说明（与早期分析的差异）

函数 早期误标 严格分层后 原因
bsearch Bytecode C Layer B VM 回调敏感，需调用用户比较函数
strncat Bytecode C Layer B 内存安全诊断敏感，需 Buffer Overflow 检测
strtol / strtod Bytecode C / Host B Layer B 涉及 errno + endptr，非纯计算
strtok Bytecode C Layer C 虽有全局状态但无诊断需求，走 C 可展示源码
strchr/strrchr/strstr/strncmp/memcmp/memchr Bytecode C（规划） Layer B 实际实现为 Host Func，保留灵活性

文档状态：产品化进度追踪 + 下一阶段全面拓展蓝图 最后更新：2026-09-11（前端切割后文档翻新：回填 scanf 族三修与堆模型变更，核实并补齐 <stdarg.h>；其余判定保持 2026-06-07 原样）