每個標準庫函數都會被宣告在一個或多個標準頭（standard header）中。這些標準頭也包括了 C 語言標準提供的所有宏和型別的定義。
每個標準頭都包含一組相關的函數宣告、宏和型別定義。例如，數學函數宣告在標頭檔案 math.h 中。
標準頭也稱之為標頭檔案（header file），因為每個標準頭內容通常被儲存在一個檔案中。然而，嚴格來說，C 語言標準並沒有強制要求將標準頭組織成檔案。
C 標準定義了以下 29 個標頭檔案（其中有星號標識的是 C11 新增的）：
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assert.h |
inttypes.h |
signal.h |
stdint.h |
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threads.h* |
complex.h |
iso646.h |
stdalign.h* |
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stdio.h |
time.h |
ctype.h |
limits.h |
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stdarg.h |
stdlib.h |
uchar.h* |
errno.h |
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locale.h |
stdatomic.h* |
stdnoreturn.h* |
wchar.h |
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fenv.h |
math.h |
stdbool.h |
string.h |
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wctype.h |
float.h |
setjmp.h |
stddef.h |
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gmath.h |
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標頭檔案 complex.h、stdatomic.h 和 threads.h 是可選的。有一些 C11 實現版本可以定義一些標準宏，以指示該版本不包括前述可選的標頭檔案。這裡，如果宏 __STDC_NO_COMPLEX__、宏 __STDC_NO_ATOMICS__，或宏 __STDC_NO_THREADS__ 被定義為值 1，則該實現版本就沒有包括這些宏所對應的可選標頭檔案。
通過 #include 命令，可以把一個標準標頭檔案內容插入到一個原始碼檔案中。其中 #include 命令必須放在所有函數的外面。你可以以任意順序包含多個標準標頭檔案。然而，在針對某個標頭檔案使用 #include 命令之前，程式不可以定義任何與該標頭檔案內識別符號相同的宏名稱。為了確保程式符合該條件，總是在原始碼開始的地方，首先包含所需的標準標頭檔案，然後再包含自己定義的標頭檔案。
執行環境
C 程式只會在兩種執行環境中執行：宿主（hosted）環境或獨立（freestanding）環境。大多數程式在宿主環境中執行：也就是說，在作業系統的控制和支援之下執行。在宿主環境中，可以使用標準庫的全部功能。而且，為宿主環境編譯的程式必須定義 main（）函數，它是程式啟動後第一個執行的函數。
為獨立環境設計的程式，執行時不會獲得作業系統的支援。在獨立環境中，由所使用的實現版本自身決定程式啟動後第一個執行的函數是什麼。獨立環境的程式無法使用複數浮點型別，並且只能使用下面的標頭檔案：
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float.h |
stdalign.h |
stddef.h |
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iso646.h |
stdarg.h |
stdint.h |
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limits.h |
stdbool.h |
stdnoreturn.h |
特定的實現版本可能還提供另外的標準庫資源。
函數和宏的呼叫
所有的標準函數都有外部連結。因此，你可以通過在自己的程式中宣告標準庫函數來使用它們，而不需要包含對應的標頭檔案。然而，如果標準函數需要標頭檔案中定義的某個型別，那麼必須包含對應的標頭檔案。
標準庫的函數不一定確保可重入（reentrant）。也就是說，在一個進程中兩次呼叫同一個函數並行執行可能是不安全的行為。之所以制定該規則，其中一個原因是：部分標準函數會使用和修改同一個靜態變數或執行緒變數。
因此，你不能在信號處理進程（signal handling rountine）中呼叫標準庫函數。
信號是非同步的，也就是說，
程式可能在任何時候收到信號，甚至是正在執行標準庫函數時。當發生這種情況時，如果信號處理器再呼叫的標準函數與正在執行的是同一個，那麼該函數則必須是可重入的。由各個實現版本自行決定哪些函數可重入，或者是否需要對所有標準庫提供可重入版本。
大部分標準庫函數（除了一些顯式指定的函數）都是執行緒安全的（thread-safe），意思是它們可以“同時”被幾個執行緒安全地執行。換句話說，標準函數必須這樣實現：當多個執行緒呼叫它們時，所有它們使用的內部物件都不會造成資料競爭。尤其是它們在不能確保同步性的前提下，不得使用靜態物件。然而，作為程式設計師，需要協調好不同執行緒對函數引數直接或間接參照物件的存取。
在執行操作前，每個流都具有一個相應的鎖，I/O 連結庫中的函數使用該鎖以獲得對這個流的獨占存取許可權。在這種方式下，當幾個執行緒存取同一個給定的流時，標準庫函數防止了資料競爭。
程式設計師要保障呼叫函數和類函數宏時，傳入有效的引數。錯誤的引數會造成嚴重的執行錯誤。需要避免的典型錯誤包括：
(1) 引數值超出函數的值域，如下例所示：
double x = -1.0, y = sqrt(x)
(2) 指標引數沒有指向一個物件或函數，相當於使用一個未經初始化的指標引數進行函數呼叫，如下例所示：
char *msg; strcpy( msg, "eror" );
(3) 引數型別不符合可選引數函數的型別要求。在下面的範例中，轉換修飾符%f呼叫時需要一個浮點型指標引數，但 &x 是一個 double 指標：
double x; canf( "%f", &x );
(4) 陣列地址引數所指向的陣列不夠大，不足以容納該函數所要寫入的資料。如下例所示：
char name[] = "Hi "; strcat( name, "Alice" );
標準庫中的宏充分利用了括號，所以可以像使用一般識別符號一樣在表示式中使用這些標準宏。而且，標準庫中每個類函數宏都只會使用其引數一次。這意味著，可以像呼叫普通函數一樣呼叫這些宏，即便把具有副作用的表示式作為這些類函數宏的引數也可以。如下例所示：
int c = 'A';
while ( c <= 'Z' ) putchar( c++ ); // 輸出：'ABC… XYZ'
標準庫函數可能同時以宏和函數方式實現。如果這樣的話，對於一個給定的函數名，同一個標頭檔案中會包含一個函數原型和一個宏定義。因此，在包含該標頭檔案之後，每次使用該函數名都會呼叫宏。下面的例子呼叫宏或函數 toupper（）把小寫字母轉換為大寫字母：
#include <ctype.h>
/* ... */
c = toupper(c); // 呼叫宏toupper()，如果存在的話
然而，如果指定需要呼叫一個函數，而不是同名的宏，可以利用 #undef 命令取消宏定義：
#include <ctype.h>
#undef toupper // 移除任何同名的宏定義
/* ... */
c = toupper(c) // 呼叫函數toupper()
把名稱放在括號內，也可以呼叫函數而非宏：
#include <ctype.h>
/* ... */
c = (toupper)(c) // 呼叫函數toupper()
最後的一個做法，你可以忽略包含宏定義的標頭檔案，直接在原始碼檔案中明確宣告該函數：
extern int toupper(int);
/* ... */
c = toupper(c) // 呼叫函數toupper()
保留的識別符號
在程式中選擇識別符號使用時應特別注意，必須知道哪些識別符號被保留給標準庫使用。保留的識別符號包括：
(1) 所有以下劃線開始後面接著第二個下劃線或者大寫字母的識別符號，均被保留。因此不能使用諸如 _x 或 _Max 形式的識別符號，甚至不能作為區域性變數或標籤。
(2) 以下劃線開始，但不符合上一點的所有其他識別符號，都被保留為檔案。因此，不能使用諸如 _a_ 形式識別符號作為函數名或全域性變數名，但是可以作為引數、區域性變數和標籤名稱。結構成員和聯合成員也可以使用下劃線開頭的名稱作為識別符號，但第二個字元不可以是下劃線或大寫字母。
(3) 在標準標頭檔案中被宣告為外部連結的識別符號，被保留為外部連結識別符號。這類識別符號包括函數名以及全域性變數名，例如 errno。雖然無法把這些外部連結識別符號宣告為自己的函數或物件名稱，但是可以用於其他目的。例如，在一個沒有包含 string.h 的原始檔內，可以定義一個名為 strcpy（）的靜態函數。
(4) 在所包含的標頭檔案中定義的所有宏識別符號，都是被保留的。
(5) 在標準標頭檔案中被宣告為檔案的識別符號，在它們自身名稱空間範圍內，是被保留的。一旦在原始檔中包含一個標頭檔案，在同一個名稱空間中，不能將在該標頭檔案中宣告為檔案的識別符號用作其他目的，或作為宏名稱。
雖然這裡所列出的一些條件有“漏洞”，允許在某些名稱空間或配合靜態連結重複使用某些識別符號，但是識別符號過多重用很容易造成混淆，通常最安全的方式是完全規避標準標頭檔案中的識別符號。
在下面的各節中，為了未來 C 標準的擴充，我們也會列出一些被保留的識別符號。前面列表中的最後三點也適用於這些保留的識別符號。