stdlib.h

头文件stdlib.h是一个大杂烩。它的函数可以分为六组,整型数学、算法、文本转换、多字节转换、存储分配、环境接口。
注意两个宏EXIT_FAILURE和EXIT_SUCCESS表示异常退出和正常退出(exit(EXIT_SUCCESS)一般等价于exit(0),exit(EXIT_FAILURE)一般等价于exit(1))。还有一个宏,我们一定不陌生,那就是RAND_MAX,展开为整值常量表达式,表示rand函数返回的最大值。MB_CUR_MAX展开为正整数表达式,表示当前区域设置(类型LC_CTYPE)指定的扩展字符集中多字节字符的最大字节数目,并且不会大于MB_LEN_MAX。
首先来看字符转换函数:

#include <stdlib.h>
double atof(const char *nptr);

函数atof把nptr指向的字符串的初始部分转换为double类型的表示。函数atof返回转换后的值。

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

int main()
{
    char *s1 = " 3.4sdf";
    char *s2 = "qwe 3.4sdf";
    printf("%f %f\n", atof(s1), atof(s2));
    return 0;
}

注意这段代码,第一个会正常输出,第二个出错输出0.0。3.4之前可以有空格但是一定不能有其他字符,不然就会出错。

#include <stdlib.h>
int atoi(const char *nptr);

和atof一样的原理,只不过这里是将字符串的初始部分转换为int表示。

#include <stdlib.h>
long int atol(const char *nptr);

函数atol把nprt指向的字符串的初始部分转换为long int表示。原理同atof。

#include <stdlib.h>
double strtod(const char *nptr, char **endptr);

函数strtod把nptr指向的串的初始部分转换为double表示。如果存在转换后的值,函数strtod就返回这个值。如果没有执行转换就返回0.如果正确的转换值在可表示值的范围之外,则返回正的或者负的HUGE_VAL,并将宏ERANGE的值存储在errno中。如果正确的转换值会造成下溢,则返回0,并将宏ERANGE存储在errno中。

#include <stdlib.h>
long int strtol(const char *nptr, char **endptr, int base);

函数strtol把nptr指向的串的初始部分转换为long int表示。如果存在转换后的值,函数strtod就返回这个值。如果没有执行转换就返回0.如果正确的转换值在可表示值的范围之外,则返回LONG_MAX或者LONG_MIN,并将宏ERANGE的值存储在errno中。

#include <stdlib.h>
unsigned int strtoul(const char *nptr, char **endptr, int base);

函数strtoul把nptr指向的串的初始部分转换为unsigned long int表示。如果存在转换后的值,函数strtod就返回这个值。如果没有执行转换就返回0.如果正确的转换值在可表示值的范围之外,则返回ULONG_MAX,并将宏ERANGE的值存储在errno中。

接下来是伪随机序列产生函数:

static unsigned long int next = 1;
#include <stdlib.h>
int rand(void)
{
    next = next * 1103515245 + 12345;
    return (unsigned int)(next / 65536) % 32768;
}

函数rand计算一个伪随机序列,范围是[0,RAND_MAX]。rand返回一个伪随机整数。注意现在的RAND_MAX是2147483647,而过去是32767(上面的代码是20几年前的了)。

#include <stdlib.h>
void srand(unsigned int seed)
{
    next = seed;
}

函数srand使用参数unsigned int seed作为新的伪随机数序列的种子。不使用srand设定种子而直接使用rand,相当于调用srand(1)(种子为1是默认的)。

再接着是内存管理函数:

#include <stdlib.h>
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);

函数calloc为nmemb个对象的数组分配空间,每个元素的大小为size,分配空间的所有为都被初始化为0(相当于使用malloc申请了同样大小的空间的之后,使用memset(p, ‘\0’, nmemb * size)对申请的空间进行初始化)。函数calloc返回一个空指针或者指向分配空间的指针。

#include <stdlib.h>
void *malloc(size_t size);

函数malloc为一个对象分配空间,其中,该对象的大小由size指定且对象的值是不确定的。函数malloc返回一个空指针或者指向分配空间的指针。

#include <stdlib.h>
void *realloc(void *ptr, size_t size);

函数realloc将ptr指向的对象的大小改变为由size指定的大小。新旧空间中较小的一个中的对象内容应该保持不变。设对象原来的大小为size1。如果size>size1,那么多出的部分的值是不确定的。如果ptr是一个空指针,那么对于一个指定的大小函数realloc的行为和malloc相同。如果不能分配空间,则ptr指向的对象不变。如果size是0而且ptr不是空指针,那么ptr指向的对象就会被释放。记住使用realloc之后就不能再使用原来的指向对象的指针了,必须使用realloc返回的指针,因为有可能对象的地址改变。

环境通信函数:

#include <stdlib.h>
void abort(void);

函数abort使程序异常终止。

#include <stdlib.h>
int atexit(void(*func)(void));

函数atexit注册func指向的函数,该函数在程序正常终止的时候被调用,而不需要任何参数。注册成功,函数atexit就返回0,否则返回非0.

#include <stdlib.h>
void exit(int status);

函数exit使程序的执行正常终止。首先调用所有atexit注册的函数,按照它们注册时的反顺序调用。然后,清空所有打开的具有未写缓冲数据的流,关闭所有打开的流,并删除tmpfile函数创建的所有文件。最后,控制权返回给宿主环境。注意函数exit不能返回到它的调用者。

#include <stdlib.h>
char *getenv(const char *name);

函数getenv搜索宿主环境提供的环境表,来查找一个能和name指向的串匹配的串。如果不能找到就返回一个空指针。

#include <stdlib.h>
int system(const char *string);

函数system把string指向的串传递给宿主环境,然后命令处理程序按照string的内容执行命令。

查找和排序函数:

#include <stdlib.h>
void *bsearch(const void *key, const void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *));

函数bsearch搜索一个nmemb个对象的数组,来查找和key指向的对象匹配的元素。base指向这个数组的第一个元素。数组中每个元素的大小由size指定。

#include <stdlib.h>
void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *));

qosrt对指定的数组进行排序。

整数算术函数:

#include <stdlib.h>
int abs(int j);

函数abs计算整数j的绝对值,并返回绝对值。

#include <stdlib.h>
divt_t div(int numer, int denom);

函数div返回一个div_t类型的结构,该结构由商和余数构成。

#include <stdlib.h>
long int labs(long int j);

和abs原理相同。

#include <stdlib.h>
ldiv_t ldiv(long int numer, long int denom);

和div_t原理相同。

<think>首先,用户的问题是:“我想了解 stdlib.h 是什么”。这是一个关于C语言的stdlib.h头文件的查询。 从系统级指令,我需要: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。 用户提供了几个引用: - 引用[1]: stdlib.h是一些常用的函数,定义了一些类型。 - 引用[2]: 定义了五种类型、一些宏和通用工具函数,如size_t, wchar_t等。 - 引用[3]: 定义了四个变量类型、一些宏和各种通用工具函数,并举例了atof函数。 - 引用[4]: 列出了一些函数如atof, atoi, malloc等。 - 引用[5]: 讨论了return 0; vs exit(0);,并提到变量类型。 我需要基于这些引用,结合我的知识,回答用户的问题。用户的问题是“stdlib.h 是什么”,所以我应该给出一个清晰、结构化的解释。 回答结构:指令说“回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题”。所以,我应该: 1. 定义stdlib.h是什么。 2. 解释它的作用和用途。 3. 列出它包含的主要内容(如类型、宏、函数)。 4. 给出一些例子来阐明。 5. 自然地添加引用标识。 最后,生成相关问题。 大纲: - 开头:解释stdlib.h是C语言标准的头文件之一,提供通用功能和工具。 - 主要内容: - 类型:如size_t, div_t等。 - 宏:如EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE等。 - 函数:如内存管理函数(malloc, free)、数学函数(atoi, atof)、流程控制(exit, abort)、排序和搜索(qsort, bsearch)等。 - 例子:简短提到一些常用函数,如使用atof转换字符串到浮点数。 - 结尾:总结重要性。 - 相关问题生成。 引用使用:在回答中,当提到具体内容时,自然地添加引用标识。例如,当说到函数列表时,引用[4];当说到atof时,引用[3];当说到类型时,引用[1]或[2]。 确保使用中文回答。 相关问题:指令说“生成相关问题”。基于主题,我应该生成3个左右的问题,类似于示例中的风格。例如: 1. stdlib.h中一些常用函数的具体用法? 2. 如何在C程序中使用stdlib.h进行内存管理? 3. stdlib.h与其他头文件如stdio.h的区别? 完整回答结构: 1. 解释stdlib.h是什么。 2. 详细介绍其内容: - 类型 - 宏 - 函数类别 3. 举例或代码片段(如果需要,但用户没有要求代码,所以可能省略或简短提及)。 4. 结尾。 5. 生成相关问题。 代码:在回答中,我可以包括一个简单的代码示例来展示如何使用stdlib.h的函数,比如atof或malloc。但用户没有明确要求代码,所以我应该根据上下文决定。在引用[3]中有代码示例,我可以参考它。 最终输出: - 回答部分:结构化,用分段。 - 相关问题:用§§相关问题§§标记。 </think>### stdlib.h 是什么 stdlib.h 是C语言标准中的一个核心头文件,全称为“standard library header”。它提供了一系列常用的函数、类型和宏,用于处理通用的编程任务,如内存管理、数学转换、程序流程控制等。根据ISO C标准,stdlib.h 包含的内容不属于其他特定头文件(如 stdio.h 负责输入输出),而是集合了那些“通用工具”功能。这使得它在C程序开发中非常常见且重要,常用于实现基础操作,如动态内存分配、字符串转数字、程序退出控制等[^1][^2]。 #### stdlib.h 的主要作用 - **核心功能**:stdlib.h 充当一个工具包,提供跨平台的标准化接口。例如,在内存管理中,它允许程序动态分配和释放内存;在数学转换中,它能将字符串解析为数值类型。 - **优点**:使用 stdlib.h 可以提高代码的可移植性和效率,因为其函数已在不同编译器中优化实现。如果没有它,开发者可能需要手动编写底层操作,增加复杂性和错误风险[^2][^4]。 #### stdlib.h 包含的主要内容 基于C语言标准,stdlib.h 定义了以下三类元素: 1. **类型定义**: - 包括 `size_t`(用于表示对象大小,如数组长度)、`wchar_t`(宽字符类型)、`div_t`(用于整数除法的结果结构)等。这些类型确保了数据处理的兼容性和安全性。例如,`size_t` 常用于数组索引和内存分配函数中[^1][^2][^5]。 2. **宏定义**: - 提供了预定义的常量,如 `EXIT_SUCCESS`(表示程序正常退出)、`EXIT_FAILURE`(表示程序异常退出)、`RAND_MAX`(随机数生成的最大值)等。这些宏简化了程序状态管理。例如,在 `main()` 函数结束时,使用 `exit(EXIT_SUCCESS)` 可以直接终止程序[^2][^5]。 3. **常用函数**: - stdlib.h 包含了广泛的工具函数,主要分为几类: - **数值转换函数**:如 `atof()`(字符串转浮点数)、`atoi()`(字符串转整数)。这些函数解析字符串并返回数值类型,常用于用户输入或文件读取。例如: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { char str[] = "123.45"; double num = atof(str); // 将字符串转为 double printf("转换结果: %f\n", num); // 输出: 123.450000 return 0; } ``` 参考示例显示,`atof()` 能将数值字符串转换为浮点数,但非数字字符串会返回0.0,体现了其易用性和局限性[^3][^4]。 - **内存管理函数**:如 `malloc()`(分配内存)、`free()`(释放内存)、`realloc()`(重新分配内存)。这些函数支持动态数据结构(如链表或树)的构建。例如,`malloc(sizeof(int) * 10)` 分配10个整型空间[^4][^5]。 - **流程控制函数**:如 `exit()`(立即终止程序)、`abort()`(异常终止)、`system()`(执行系统命令)。`exit()` 与 `return` 不同:`exit(0)` 直接结束整个程序,而 `return 0` 在递归函数中只返回上一级调用[^5]。 - **其他实用函数**:如 `rand()`(生成伪随机数)、`qsort()`(快速排序数组)、`bsearch()`(二分查找)。这些函数增强了算法的实现效率[^2][^4]。 #### 为什么使用 stdlib.h 在C程序中,包含 stdlib.h(例如 `#include <stdlib.h>`)是标准做法,因为它: - 简化开发:无需重新发明基础功能,减少编码时间。 - 保证兼容性:遵循ISO标准,确保代码在不同平台上一致运行。 - 错误处理:内置函数如 `exit()` 提供可靠的程序退出机制,避免资源泄漏[^1][^5]。 总之,stdlib.h 是C语言开发中不可或缺的部分,尤其适用于底层系统编程、数值计算和工具开发。如果您有具体函数的使用疑问,可以提供更多细节进一步探讨!
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