白骑士的C语言教学进阶篇 2.5 C标准库-优快云博客

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C标准库是C语言的重要组成部分，它提供了大量实用的函数和宏，帮助开发者进行各种常见的操作，如输入输出、字符串处理、数学计算、动态内存分配等。掌握C标准库的使用，可以大大提升开发效率和代码的可读性。本节将介绍C标准库的概述、常用标准库函数以及如何自定义库函数。

标准库概述

C标准库由多个头文件组成，每个头文件包含特定功能的函数和宏定义。常见的头文件有：

‘<stdio.h>‘：标准输入输出函数，如 ‘printf‘、‘scanf‘、‘fopen‘ 等。
‘<stdlib.h>‘：通用工具函数，如 ‘malloc‘、‘free‘、‘atoi‘、‘exit‘ 等。
‘<string.h>‘：字符串处理函数，如 ‘strlen‘、‘strcpy‘、‘strcmp‘ 等。
‘<math.h>‘：数学函数，如 ‘sin‘、‘cos‘、‘sqrt‘、‘pow‘ 等。
‘<ctype.h>‘：字符处理函数，如 ‘isalpha‘、‘isdigit‘、‘toupper‘ 等。

常用标准库函数

输入输出函数

‘printf‘：格式化输出到标准输出（通常是屏幕），例如：

printf("Hello, World!\n");
printf("Number: %d\n", 42);

‘scanf‘：从标准输入（通常是键盘）读取格式化数据，例如：

int number;

scanf("%d", &number);

‘fopen‘：打开文件，例如：

FILE *file = fopen("example.txt", "r");

if (file == NULL) {
    printf("Failed to open the file.\n");
}

‘fclose‘：关闭文件，例如：

fclose(file);

字符串处理函数

‘strlen‘：计算字符串长度，例如：

char str[] = "Hello, World!";

printf("Length: %lu\n", strlen(str));

‘strcpy‘：复制字符串，例如：

char src[] = "Hello";
char dest[20];

strcpy(dest, src);

‘strcmp‘：比较字符串，例如：

if (strcmp("Hello", "World") == 0) {
    printf("Strings are equal.\n");
} 

else {
    printf("Strings are not equal.\n");
}

数学函数

‘sqrt‘：计算平方根，例如：

double result = sqrt(16.0);

printf("Square root: %f\n", result);

‘pow‘：计算幂。

double result = pow(2.0, 3.0);

printf("Power: %f\n", result);

动态内存分配函数

‘malloc‘：分配内存，例如：

int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int));

if (ptr == NULL) {
    printf("Memory allocation failed.\n");
}

‘free‘：释放内存。

free(ptr);

自定义库函数

自定义库函数是指开发者根据实际需要创建的函数集合，并将其封装在自定义的头文件中。这可以提高代码的重用性和模块化。

创建头文件

创建一个头文件 ‘myutils.h‘，包含函数声明如下：

// myutils.h
#ifndef MYUTILS_H
#define MYUTILS_H


void print_hello();
int add(int a, int b);


#endif

实现库函数

创建一个源文件 ‘myutils.c‘，包含函数实现如下：

// myutils.c
#include "myutils.h"
#include <stdio.h>


void print_hello() {
    printf("Hello from custom library!\n");
}


int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

使用自定义库函数

在主程序中包含自定义头文件，并调用自定义库函数，代码如下：

// main.c
#include <stdio.h>
#include "myutils.h"


int main() {
    print_hello();

    int result = add(3, 4);

    printf("Sum: %d\n", result);

    return 0;
}

示例代码

以下是一个综合示例，展示了标准库函数和自定义库函数的使用：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include "myutils.h"


int main() {
    // 使用标准库函数
    printf("Hello, World!\n");

    char str[] = "C programming";

    printf("Length of '%s': %lu\n", str, strlen(str));

    double squareRoot = sqrt(25.0);

    printf("Square root of 25: %f\n", squareRoot);

    // 动态内存分配
    int *array = (int *)malloc(5 * sizeof(int));

    if (array == NULL) {
        printf("Memory allocation failed.\n");

        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        array[i] = i * i;

        printf("%d ", array[i]);
    }

    printf("\n");

    free(array);

    // 使用自定义库函数
    print_hello();

    int sum = add(5, 7);

    printf("Sum: %d\n", sum);

    return 0;
}