C 语言标准库函数 - 老顽童的wiki

笔记涵盖C语言标准库的15个头文件解释以及相应函数，持续更新。

1.assert.h 断言

assert.h 提供了宏assert的定义，如果断言不为真，则程序会在标准错误流输出提示信息，并使程序异常中止，调用abort()。

demo：

#include <assert.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 12;
    int b = 24;
    assert(a > b);
    printf("a is smaller than b!\n");
    return 0;
}

output：

test-c-function.out: test-c-function.cpp:8: int main(): Assertion ‘a > b' failed.
已放弃 (核心已转储)

上面的程序中止，printf函数并未执行，且有这样的输出，int main(): Assertion ’a > b' failed.，原因就是因为a其实小于b，导致断言失败，assert输出错误信息，并调用abort()中止了程序的运行。

将 assert(a > b); 修改为assert(a <= b);

output:

a is smaller than b!

正常输出了printf的内容。

2.ctype.h 字符测试

ctype.h 主要提供两类函数：字符测试函数和字符大小转换函数，提供的函数中都是以int类型为参数，并返回一个int类型的值，实参类型应该隐式转换或者显式转换为int类型。

1.islanum

定义：int isalnum(int c)，判断是否是字母或者数字。

2.isalpha

定义：int isalpha(int c),判断是否是字母。

3.iscntrl

定义：int iscntrl(int c),判断是否是控制字符。

4.isdigit

定义：int isdigit(int c)，判断是否是数字。

5.isgraph

定义：int isgraph(int c)，判断是否是可显示字符。

6.islower

定义：int islower(int c)，判断是否是小写字母。

7.isupper

定义：int isupper(int c)，判断是否是大写字母。

8.isprint

定义：int isprint(int c)，判断是否是可显示字符。

9.ispunct

定义：int ispunct(int c)，判断是否是标点字符。

10.issapce

定义：int isspace(int c)，判断是否是空白字符。

11.isxdigit

定义：int isxdigit(int c)，判断字符是否是16进制。

12.tolower

定义：int tolower(int c)，转换为小写字母。

13.toupper

定义：int toupper(int c)，转换为大小字母。

3.errno.h 错误代码

errno.h 定义了通过错误码来返回错误信息的宏，errno 宏定义为一个int形态的左值，包含任何函数使用errno功能所产生的上一个错误码。

一些表示错误码，定义为整数值的宏：

EDOM，源自于函数的参数超出范围;

ERANGE，源自于函数的结果超出范围;

EILSEQ，源自于不合法的字符顺序;

4.float.h 浮点数运算

float.h 定义了浮点数值的最大最小限，浮点型数值以下面的方式定义：符号-value E 指数符号是正负，value是数字的值。

下面的值是用#define定义，所有实例里FLT指的是float，DBL是double，LDBL指的是long double。

FLT_ROUNDS：定义浮点型数值四舍五入的方式，-1是不确定，0是向0,1是向最近，2是向正无穷大，3是负无穷大。

FLT_RADIX 2：定义指数的基本表示（比如base-2是二进制，base-10是十进制，base-16是十六进制）。

FLT_MANT_DIG，DBL_MANT_DIG，LDBL_MANT_DIG：定义数值里数字的个数。

FLT_DIG 6，DBL_DIG 10,LDBL_DIG 10：再四舍五入之后能不更改表示的最大小数位。

FLT_MIN_EXP，DBL_MIN_EXP，LDBL_MIN_EXP：FLT_RADIX的指数的最小负整数值。

FLT_MIN_10_EXP -37,DBL_MIN_10_EXP -37,LDBL_MIN_10_EXP -37：10进制表示法的指数的最小负整数值。

FLT_MAX_EXP，DBL_MAX_EXP，LDBL_MAX_EXP：FLT_RADIX的指数的最大整数值。

FLT_MAX_10_EXP +37,DBL_MAX_10_EXP +37,LDBL_MAX_10_EXP +37：10进制表示法的指数的最大整数值。

FLT_MAX 1E+37,DBL_MAX 1E+37，LDBL_MAX 1E+37：浮点型的最大限。

FLT_EPSILON 1E-5,DBL_EPSILON 1E-9,LDBL_EPSILON 1E-9：能表示的最小有符号数。

5.limits.h 取值范围

CHAR_BIT：一个ASCII字符长度。

SCHAR_MIN：字符型最小值。

SCHAR_MAX：字符型最大值。

UCHAR_MAX：无符号字符型最大值。

CHAR_MIN，CHAR_MAX：char字符的最小最大值，如果char字符表示有符号整数，那么它们的值就和有符号整数一样，否则char字符的最小值就是0,最大值就是无符号char字符的最大值。

MB_LEN_MAX：一个祖父所占最大字节数。

SHRT_MIN：最小短整型。

SHRT_MAX：最大短整型。

USHRT_MAX：最大无符号短整型。

INT_MIN：最小整型。

INT_MAX：最大整型。

UINT_MIN：最大无符号整型。

LONG_MIN：最小长整型。

LONG_MAX：最大长整型。

ULONG_MAX：无符号长整型。

6.locale.h 本地化

locale.h 定义了区域设置相关的函数。

setlocale函数：用于设置或返回当前的区域特性。

定义:setlocale(constant,location)

constant：指定设置的场景信息。

location：指定需要进行场景设置的国家或区域。

localeconv函数：用于返回当前区域中的数字和货币信息（保存在struct lconv结构实例中）。

定义:struct lconv * localeconv(void)

7.math.h 数学函数

math.h 是C语言中的数学函数库。

三角函数：

double sin(double x)：正弦;

double cos(double x)：余弦;

double tan(double x)：正切;

反三角函数：

double asin(double x)：反正弦，结果介于[-PI/2,PI/2];

double acos(double x)：反余弦，结果介于[0,PI];

double atan(double x)：反正切（主值），结果介于[-PI/2,PI/2];

double atan2(double y,double)：反正切（整圆值），结果介于[-PI，PI];

双曲三角函数：

double sinh(double x)：计算双曲正弦;

double cosh(double x)：计算双曲余弦;

double tanh(double x)：计算双曲正切;

指数和对数：

double exp(double x)：求取自然数e的幂;

double sqrt(double x)：开平方;

double log(double x)：以e为底的对数;

double log10(double x)：以10为底的对数;

double pow(double x,double y)：计算以x为底的y次幂;

float powf(float x,float y)：与pow一致，输入与输出皆为浮点数;

取整：

double ceil(double x)：向上取整;

double floor(double x)：向下取整;

标准化浮点数：

double frexq(double f,int *p)：标准化浮点数，f = x * 2^p，已知f求x，p（x介于[0.5,1]）;

double ldexp(double x,int p)：与frexp相反，已知x，p求f;

取整与取余：

double modf(double x,double *y)：将参数的整数部分通过指针回传，返回小数部分;

double fmod(double x,double y)：返回两个参数相除的余数;

8.setjmp.h 非局部跳转

setjmp.h中定义了一种特别的函数调用和函数返回顺序的方式，允许程序流程立即从一个深层嵌套的函数中返回。

int setjmp(jmp_buf env)：设置跳转点，将当前程序的状态保存在结构env，为调用宏longjmp设置一个跳转点。

longjmp(jmp_buf env,int retval)：跳转，利用setjmp设置的env变量进行跳转，程序会自动跳转到setjmp宏的返回语句处，返回值为retval。

一般，宏setjmp和longjmp是成对使用，这样程序流程可以从一个深层嵌套的函数中返回。

9.signal.h 信号

signal.h 头文件中，提供了一些函数用以处理执行过程中所产生的信号。

typedef sig_atomic_t

sig_atomic_t：类型是int类型，用于接受signal函数的返回值;

宏：

以SIG_开头的宏用于定义信号处理函数，

SIG_DFL：默认信号处理函数;

SIG_ERR：表示一个错误信号，当signal函数调用失败时的返回值;

SIG_IGN：信号处理函数，表示忽略该信号;

SIG开头的宏是用来在下列情况下，用于表示一个信号代码，

SIGABRT：异常中止（abort函数产生）;

SIGFPE：浮点错误（0作为除数产生的错误，非法的操作）;

SIGILL：非法错误（指令）;

SIGINT：交互式操作产生的信号（如CRTL+C）;

SIGSEGV：无效访问存储（片段的非法访问，内存非法访问）;

SIGTERM：终止请求;

函数：

void (*signal(int sig,void (*func)(int))) (int):sig表示一个信号代码，即上面所定义的SIG开头的宏，当有信号出现的时候，参数func所定义的函数就会被调用。

如果func等于SIG_DFL，则表示调用默认的处理函数;

如果等于SIG_IGN，则表示这个信号被忽略（不做处理）;

如果func是用户自定义的函数，则会先调用默认的处理函数，然后再调用用户自定义的函数。自定义函数，有意额参数，参数类型为int，用来表示信号代码，同时，函数必须以return,abort,exit或longjmp等语句结束。当自定义函数运行结束，程序会继续从被终止的地方继续运行。（除非信号是SIGFPE导致结果未定义，则可能无法继续运行）

如果调用signal函数成功，则会返回一个指针，该指针指向为所指定的信号类别的所预先定义的信号处理器。

如果调用失败，则返回一个SIG_ERR，同时errno的值也会被相应的改变。

int raise(int sig)：发送一个sig，信号参数为SIG开头的宏。

如果调用成功，返回0，否则返回一个非零值。

10.stdarg.h 可变参数

stdarg.h 定义了一些宏，当函数参数未知时去获取函数的参数。

变量：

typedef va_list：通过stdarg宏定义来反问一个函数的参数表，参数列表的末尾会用省略号省略。

宏：

void va_start(va_list ap,last_arg)：用va_arg和va_end宏初始化参数ap，last_arg是传给函数的固定参数的最后一个，省略号之前的那个参数，注意va_start必须在va_arg和va_end之前调用;

type va_arg(va_list ap,type)：用type类型扩展到参数表的下个参数，注意，ap必须用va_start初始化，如果没有下一个参数，结果会是undefined;

void va_end(va_list ap)：允许一个有参数表（使用va_start宏）的函数返回，如果返回之前没有调用va_end，结果会是undefined。参数变量列表可能不再使用（在没调用va_staart的情况下va_end）;

11.stddef.h 一些常数，类型和变量

stddef.h 定义了一些标准定义，许多定义宴会出现在其他的头文件里。

宏：

NULL：空指针的常量值;

offsetof(type,member-designator)：返回一个结构提成员相对于结构体起始地址的偏移量（以字节为单位），type是结构体的名字，member-designator是结构体成员的名字;

变量和定义：

typedef ptrdiff_t：两个指针相减的结果;

typedef size_t：是sizeof一个关键词得到的无符号整数值;

typedef wchar_t：一个宽字符常量的大小，是整数类型;

12.stdio.h 输入和输出

stdio.h 定义了用于输入和输出的函数、类型和宏。

变量：

typedef FILE：用于声明文件指针;

typedef size_t：是由sizeof产生的无符号整数类型;

typedef fpos_t：能够唯一说明文件中的每个位置的对象;

常量：

NULL：空值;

_IOFBF：表示完全缓冲;

_IOLBF：表示线缓冲;

_IONBF：表示无缓冲;

BUFSIZ：setbuf函数所使用的缓冲区的大小;

EOF：EOF是负整数，表示END OF FILE

FOPEN_MAX：同时打开的文件的最大数量;

FILENAME_MAX：文件名的最大长度;

L_tempnam：整数，最大长度的临时文件名;

SEEK_CUR：取得目前文件位置;

SEEK_END：将读写位置移到文件末尾;

SEEK_SET：将读写位置移到文件开头;

TMP_MAX：tmpnam最多次数;

stderr：标准错误流，默认为屏幕，可输出到文件;

stdin：标准输入流，默认为键盘;

stdout：标准输出流，默认为屏幕;

函数：

clearerr()：复位错误标志;

fclose()：关闭一个文件流;

feof()：检测文件结束符;

ferror()：检查流是否有错误;

fflush()：更新缓冲区;

fgetpos()：移动文件流的读写位置;

fopen()：打开文件;

fread()：从文件流读取数据;

freopen()：打开文件;

fseek()：移动文件流的读写位置;

fsetpos()：定位流上的文件指针;

ftell()：取得文件流的读取位置;

fwrite()：将数据写至文件流;

remove()：删除文件;

rename()：更改文件名称或位置;

rewind()：重设读取目录的位置为开头位置;

setbuf()：把缓冲区与流相联;

setvbuf()：把缓冲区与流相联;

tmpfile()：以wb+形式创建一个临时二进制文件;

tmpnam()：产生一个唯一的文件名;

fprintf()：格式化输出数据至文件;

fscanf()：格式化字符串输入;

printf()：格式化输出数据;

scanf()：格式化输入函数;

sprintf()：格式化字符串复制;

sscanf()：格式化字符串输入;

vfprintf()：格式化输出数据至文件;

vprintf()：格式化输出数据;

vsprintf()：格式化字符串复制;

fgetc()：由文件中读取一个字符;

fgets()：文件中读取一字符串;

fputc()：将一指定字符写入文件流中;

fputs()：将一指定的字符串写入文件内;

getc()：由文件中读取一个字符;

getchar()：由标准输入设备内读进一个字符;

gets()：由标准输入设备内读进一个字符串;

putc()：将一指定字符写入文件中;

putchar()：将指定的字符写道标准内输出设备;

puts()：送一字符串到流stdout中;

ungetc()：将指定字符写回文件流中;

perror()：打印出错误原因信息字符串;

13.stdlib.h 实用功能

stdlib.h 包含了C语言中最常用的函数。

宏：

NULL：空

EXIT_FAILURE：失败状态码;

EXIT_SUCCESS：成功状态码;

RAND_MAX：rand的最大返回值;

MB_CUR_MAX：多字节字符中的最大字节数;

变量：

typedef size_t：是unsigned integer类型;

typedef wchar_t：一个宽字符的大小;

struct div_t：是结构体类型作为div函数的返回类型;

struct ldiv_t：是结构体类型作为ldiv函数的返回类型;

函数：

字符串函数：

atof：将字符转换成浮点数;

atoi：将字符转换成整数;

strtod：将字符串转换成浮点数;

strtol：将字符串转换成长整型数;

strtoul：将字符串转换成无符号长整型数;

内存控制函数：

calloc：配置内存空间;

free：释放原先配置的内存;

malloc：配置内存空间;

realloc：重新分配主存;

环境函数：

abort：异常终止一个进程;

atexit：设置程序正常结束前调用的函数;

exit：正常结束进程;

getenv：取得环境变量内容;

system：执行shell命令;

搜索和排序函数：

bsearch：二分搜索;

qsort：利用快速排序法排列数组;

数学函数：

abs：计算整数的绝对值;

div：将两个整数相处，返回商和余数;

labs：取长整型绝对值;

ldiv：两个长整型数相除，返回商和余数;

rand：随机数发生器;

srand：设置随机数种子;

多字节函数：

mblen：根据locale的设置，确定字符的字节数;

mbstowcs：把多字节字符串转换为宽字符串;

mbtowc：把多字节字符转换成为宽字符;

wcstombs：把宽字符串转换为多字节字符串;

wctomb：把宽字符转换为多字节字符;

14.string.h 字符串函数

string.h 包含了C语言最常用的字符串操作函数。

宏：

NULL

变量：

typedef size_t

函数：

memchr：在某一内存返回中查找一特定字符;

memcmp：比较内存内容;

memcpy：拷贝内存内容;

memmove：拷贝内存内容;

memset：将一段内存空间填入空值;

strcat：连接两字符串;

strncat：连接两字符串;

strchr：查找字符串中第一个出现的指定字符;

strcmp：比较字符串;

strncmp：比较两个字符串的前N个字符;

strcoll：采用目前区域的字符排列比较字符串;

strcpy：拷贝字符串;

strncpy：拷贝字符串;

strcspn：返回字符连续不含指定字符的字符数;

strerror：返回错误原因的描述字符串;

strlen：计算字符串长度;

strpbrk：查找字符串中第一个出现的指定字符;

strrchr：查找字符串中最后出现的指定字符;

strcspn：返回字符串连续不含指定字符的字符数;

strstr：在一字符串中查找指定的字符串;

strtok：分割字符串;

strxfrm：转换字符串;

15.time.h 时间和日期函数

time.h 是C语言标准函数库中获取时间和日期、对时间与日期数据操作及格式化的头文件。

宏：

NULL:null是一个null指针常量的值;

CLOCK_PER_SEC：每秒的时钟数;

变量：

typedef size_t：类型定义;

typedef clock_t：类型定义;

struct tm：结构体;

struct tm
{
    int tm_sec;//秒,[0,59];
    int tm_min;//分,[0,59];
    int tm_hour;//时,[0,23];
    int tm_mday;//一个月中的日期，[1,31];
    int tm_mon;//月份，[0,11];
    int tm_year;//年份，实际年份-1900;
    int tm_wday;//星期，[0,6];
    int tm_yday;//从每年的1月1号开始的天数,取值[0,365];
    int tm_isdst;//夏令时标识符，实行夏令时，为正;不实行时，为0;不了解情况时，为负;
}

函数：

asctime：将时间和日期以字符串格式表示;

clock：确定处理器时间;

ctime：把日期和时间转换为字符串;

difftime：计算两个时刻之间的时间差;

gmtime：把日期和时间转换为(GMT)时间;

localtime：取得当地目前时间和日期;

mktime：将时间结构数据转换成经过的秒数;

strftime：将时间格式化;

time：取得目前的时间;