C标准库-stdlib.h

Programing
5.1k 词

stdlib.h 提供标准库函数。

类型

  1. size_t，为 sizeof 的返回值，是 unsigned long long 的别名。

  2. div_t ，为 div函数的返回值。

  3. ldiv_t，为 ldiv函数的返回值。

宏

  1. NULL，表示空指针，值为 0LL。

  2. EXIT_FAILURE，exit 函数失败时的返回值，值为-1。

  3. EXIT_SUCCESS，exit 函数成功时的返回值，值为0。

  4. RAND_MAX，rand 返回的最大值。

  5. MB_CUR_MAX，多字符集中最大字符数。

函数

转换函数

  1. double atof(const char *str)

将字符串转换为双精度浮点，转换失败则返回 0.0。

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char str[] = "114.514";
double f = atof(str);
  1. int atoi(const char *str)

将字符串转换为整形，转换失败则返回 0。

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char str[] = "114514";
int f = atoi(str);
  1. long atol(const char *str)

将字符串转换为长整型，转换失败则返回 0。

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char str[] = "114514";
long f = atol(str);
  1. double strtod(const char *str, char** endptr)

尝试将字符串前尽可能多的位转换为双精度浮点数，并将指向不可转换部分首位的指针存入 endptr，转换失败则返回 0。

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char str[] = "114.514Hello";
char* endptr;
double f = strtod(str,&endptr);
puts(endptr);
// Hello
  1. long int strtol(const char *str, char **endptr, int base)

尝试将字符串前尽可能多的位按 base 进制转换为长整型，并将指向不可转换部分首位的指针存入 endptr，转换失败则返回 0。

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char str[] = "1E2D3CHello";
char* ptr;
long f = strtol(str,&ptr,16);
printf("%d - %s\n",f,ptr);
// 1977660 - Hello
  1. unsigned long int strtoul(const char *str, char **endptr, int base)

尝试将字符串前尽可能多的位按 base 进制转换为无符号长整型，并将指向不可转换部分首位的指针存入 endptr，转换失败则返回 0。

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char str[] = "1E2D3CHello";
char* ptr;
unsigned long f = strtoul(str,&ptr,16);
printf("%u - %s\n",f,ptr);
// 1977660 - Hello

内存管理

  1. void* calloc(size_t num, size_t size)

申请 num 个连续大小为 size 的内存区段，总大小为 num * size Byte，返回指向这个区段的指针。

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int* huge_array = (int*)calloc(114, sizeof(int));
  1. void* malloc(size_t size)

申请大小为 size Byte的内存区域，总大小为 num * size Byte，返回指向这个区域的指针。

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char* huge_str = (char*)malloc(10086 * sizeof(char));
  1. void* realloc(void* address, size_t newsize)

将已申请的内存 address 重新分配，新大小为 newsize Byte，返回指向新区域的指针。

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int* resized_array = (int*)realloc(huge_array,514 * sizeof(int));
  1. void free(void *ptr)

释放使用 calloc、malloc 或 realloc 申请的内存。

系统函数

  1. void abort(void)

立即使程序异常终止，并在系统允许的情况下生成一个核心转储文件。

  1. int atexit(void (*func)(void))

在程序正常终止时调用相应函数，不包括异常终止。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void nexit(){
    printf("Exited\n");
}

int main() {
    atexit(nexit);
    printf("Finish\n");
}
  1. void exit(int status)

使程序以指定状态正常终止，一般使用宏 EXIT_FAILURE 和 EXIT_SUCCESS 指定状态。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void nexit(){
    printf("Exited\n");
}

int main() {
    atexit(nexit);
    exit(EXIT_SUCCESS);
    printf("Finish\n");
}
  1. char *getenv(const char *name)

返回 name 名称对应的环境变量的值。

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puts(getenv("Path"));
  1. int system(const char *string)

将指令交给操作系统的命令行执行，返回执行状态，出现错误则返回-1。

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system("echo HelloWorld");

数组操作

  1. void *bsearch(const void *key, const void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void*, const void*))

在数组 base 中使用二分查找寻找与 key 指向的数据匹配的值，返回指向该数据的指针，未找到则返回 NULL。

nmemb 为数组大小。

size 为数组元素的大小， key 与 base 必须为同一类型。

compar 为比较方法，函数会以这个函数的返回值为比较相等的依据，传入的函数必须具有 int (const void *a, const void *b) 签名，int (void*, void*) 亦可。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct{
    char name[64];
    int number;
} Book;

int custom_cmp(void* a,void* b){
    Book* pb1 = (Book*)a;
    Book* pb2 = (Book*)b;
    return strcmp(pb1->name,pb2->name) && pb1->number - pb2->number;
}

int main() {
    Book books[] = {
        {"C Primer Plus",10086},
        {"Mathematical Analysis",114514},
        {"Linear Algebra",1919810},
        {"Journey to the West",1437}
    };
    
    Book target = {"Mathematical Analysis",114514};
    Book* find = (Book*)bsearch(&target,books,4,sizeof(Book),custom_cmp);
    
    if (find == NULL){
        printf("Book not found\n");
        return -1;
    }
    printf("Found book: %s - %d\n",find->name,find->number);
    return 0;
}
  1. void qsort(void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void*, const void*))

对数组 base 进行快速排序。

nmemb 为数组大小。

size 为数组元素的大小。

compar 为比较方法，函数会以这个函数的返回值为比较大小的依据，传入的函数必须具有 int (const void*, const void*) 签名，int (void*, void*) 亦可。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void print_array(int* array,int cnt){
    int i = 0;
    for (;i < cnt;i++){
        printf("No.%2d - %d\n",i,array[i]);
    }
}

int custom_cmp(void* a,void* b){
    int* pa = (int*)a;
    int* pb = (int*)b;
    return *pa - *pb;
}

int main() {
    int arr[] = {8,2,4,5,6,7,8,4,6,8,4,8,0,4,3,8,5,7};
    printf("Before Sort:\n");
    print_array(arr,sizeof(arr) / sizeof(int));
    printf("=======================================\n");
    printf("Sorted:\n");
    qsort(arr,sizeof(arr) / sizeof(int),sizeof(int),custom_cmp);
    print_array(arr,sizeof(arr) / sizeof(int));
}

数学函数

  1. int abs(int x) & long labs(long x)

返回 x 的绝对值。

  1. div_t div(int numer, int denom) & ldiv_t ldiv(long int numer, long int denom)

返回 number 除以 denom 的结果，分别用 div_t 和 ldiv_t 表示，二者定义如下：

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#ifndef _DIV_T_DEFINED
#define _DIV_T_DEFINED

  typedef struct _div_t {
    int quot;
    int rem;
  } div_t;

  typedef struct _ldiv_t {
    long quot;
    long rem;
  } ldiv_t;
#endif

其中 quot 为商， rem 为余数，在除数或被除数小于0时向0舍入。

  1. int rand(void)

返回一个介于0和 RAND_MAX 之间的伪随机数，常搭配 srand 使用。

  1. void srand(unsigned int seed)

设置 rand 使用的随机数发生器的种子，一般使用当前时间戳作为种子。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

int main() {
    int i = 0;
    time_t t;
    srand((unsigned) time(&t)/* 获取时间戳 */);
    for (;i < 10;i++){
        printf("%d\n",rand());
    }
}
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