本文详细介绍了C语言中的库函数，包括数学函数（如绝对值、三角函数、指数和对数）、随机数生成（rand、srand、modf等）以及字符和字符串操作（如strlen、strcpy、strcat等）。讨论了如何生成指定范围的随机数、如何避免随机数重复，以及字符串比较和拼接的方法。此外，还提到了字符分类和转换函数，如isalnum、tolower等。
c语言常用库函数
1、数学函数
- abs
原型：extern int abs(int x);
功能：求整数x的绝对值
说明：计算|x|, 当x不为负时返回x，否则返回-x - fabs
原型：extern float fabs(float x);
功能：求浮点数x的绝对值
说明：计算|x|, 当x不为负时返回x，否则返回-x - sin
原型：extern float sin(float x);
功能：计算x（弧度表示）的正弦值。
说明：x的值域为[-1.0，1.0]。 - asin
原型：extern float asin(float x);
功能：求x（弧度表示）的反正弦值
说明：x的定义域为[-1.0，1.0]，值域为[-π/2，+π/2]。 - cos
原型：extern float cos(float x);
功能：求x（弧度表示）的余弦值
说明：返回值在[-1.0，1.0]之间。 - acos
原型：extern float acos(float x);
功能：求x（弧度表示）的反余弦值
说明：x的定义域为[-1.0，1.0]，值域为[0，π]。 - tan
原型：extern float tan(float x);
功能：计算x（弧度表示）的正切值。
说明：返回x的正切值。 - atan
原型：extern float atan(float x);
功能：求x（弧度表示）的反正切值
说明：值域为(-π/2，+π/2)。 - atan2
原型：extern float atan2(float y, float x);
功能：求y/x（弧度表示）的反正切值
说明：值域为(-π/2，+π/2)。 - sinh
原型：extern float sinh(float x);
功能：计算x（弧度表示）的双曲正弦值。
说明：sinh(x)=(ex-e(-x))/2。 - cosh
原型：extern float cosh(float x);
功能：求x的双曲余弦值
说明：cosh(x)=(ex+e(-x))/2 - tanh
原型：extern float tanh(float x);
功能：求x的双曲正切值
说明：tanh(x)=(ex-e(-x))/(e2+e(-x)) - ceil
原型：extern float ceil(float x);
功能：求不小于x的最小整数
说明：返回x的上限，如74.12的上限为75，-74.12的上限为-74。返回值为float类型。 - floor
原型：extern float floor(float x);
功能：求不大于x的最达整数
说明：返回x的下限，如74.12的下限为74，-74.12的下限为-75。返回值为float类型。 - exp
原型：extern float exp(float x);
功能：求e的x次幂
说明：e=2.718281828… - fmod
原型：extern float fmod(float x, float y);
功能：计算x/y的余数
说明：返回x-n*y，符号同y。n=[x/y] - modf
原型：extern float modf(float num, float i);
功能：将浮点数num分解成整数部分和小数部分。
说明：返回小数部分，将整数部分存入i所指内存中。 - frexp
原型：extern float frexp(float x, int exp);
功能：把浮点数x分解成尾数和指数。
说明：x=m2^exp，m为规格化小数。返回尾数m，并将指数存入exp中。 - ldexp
原型：extern float ldexp(float x, int exp);
功能：装载浮点数。
说明：返回x*2^exp的值。 - hypot
原型：extern float hypot(float x, float y);
功能：对于给定的直角三角形的两个直角边，求其斜边的长度。
说明：返回斜边值。 - log
原型：extern float log(float x);
功能：计算x的自然对数。
说明：x的值应大于零。 - log10
原型：extern float log10(float x);
功能：计算x的常用对数。
说明：x的值应大于零。 - pow
原型：extern float pow(float x, float y);
功能：计算x的y次幂。
说明：x应大于零，返回幂指数的结果。 - pow10
原型：extern float pow10(float x);
功能：计算10的x次幂。
说明：相当于pow(10.0,x)。 - sqrt
原型：extern float sqrt(float x);
功能：计算x的平方根。
说明：x应大于等于零。
2、随机函数
在C语言中，我们一般使用 <stdlib.h> 头文件中的 rand() 函数来生成随机数，它的用法为：
int rand (void);
void 表示不需要传递参数。
C语言中还有一个 random() 函数可以获取随机数，但是 random() 不是标准函数，不能在 VC/VS 等编译器通过，所以比较少用。
rand() 会随机生成一个位于 0 ~ RAND_MAX 之间的整数。
RAND_MAX 是 <stdlib.h> 头文件中的一个宏，它用来指明 rand() 所能返回的随机数的最大值。C语言标准并没有规定 RAND_MAX 的具体数值，只是规定它的值至少为 32767。在实际编程中，我们也不需要知道 RAND_MAX 的具体值，把它当做一个很大的数来对待即可。
下面是生成随机数的一个小小例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
int a = rand();
printf("%d\n",a);
return 0;
}
随机函数的本质
多次运行上面的代码，我们会发现每次产生的随机数都一样，这是怎么回事呢？为什么随机数并不随机呢？
实际上，rand() 函数产生的随机数是伪随机数，是根据一个数值按照某个公式推算出来的，这个数值我们称之为“种子”。种子和随机数之间的关系是一种正态分布，如下图所示：
种子在每次启动计算机时是随机的，但是一旦计算机启动以后它就不再变化了；也就是说，每次启动计算机以后，种子就是定值了，所以根据公式推算出来的结果（也就是生成的随机数）就是固定的。
重新播种
我们可以通过 srand() 函数来重新“播种”，这样种子就会发生改变。srand() 的用法为：
void srand (unsigned int seed);
它需要一个 unsigned int 类型的参数。在实际开发中，我们可以用时间作为参数，只要每次播种的时间不同，那么生成的种子就不同，最终的随机数也就不同。
使用 <time.h> 头文件中的 time() 函数即可得到当前的时间（精确到秒），就像下面这样：
srand((unsigned)time(NULL));
再次生成随机数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
int a;
srand((unsigned)time(NULL));
a = rand();
printf("%d\n", a);
return 0;
}
多次运行程序，会发现每次生成的随机数都不一样了。但是，这些随机数会有逐渐增大或者逐渐减小的趋势，这是因为我们以时间为种子，时间是逐渐增大的，结合上面的正态分布图，很容易推断出随机数也会逐渐增大或者减小。
生成一定范围内的随机数
int a = rand() % 10; //产生0~9的随机数，注意10会被整除
如果要规定上下限：
int a = rand() % 51 + 13; //产生13~63的随机数
分析：取模即取余，rand()%51+13我们可以看成两部分：rand()%51是产生 0~50 的随机数，后面+13保证 a 最小只能是 13，最大就是 50+13=63。
产生 13~63 范围内随机数的完整代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(){
int a;
srand((unsigned)time(NULL));
a = rand() % 51 + 13;
printf("%d\n",a);
return 0;
}
连续生成随机数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
int a, i;
//使用for循环生成10个随机数
for (i = 0; i < 10; i++) {
srand((unsigned)time(NULL));
a = rand();
printf("%d ", a);
}
return 0;
}
运行后的结果非常奇怪，每次循环我们都重新播种了呀，为什么生成的随机数都一样呢？
这是因为，for 循环运行速度非常快，在一秒之内就运行完成了，而 time() 函数得到的时间只能精确到秒，所以每次循环得到的时间都是一样的，这样一来，种子也就是一样的，随机数也就一样了。
解决方案：连续输出随机数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int a;
srand((unsigned int)time(0));//修改种子
for (size_t i = 0; i < 10; i++)
{
a = rand();
printf("%d ", p);
}
}
优化解决方案：利用函数控制连续输出随机数的范围
rand%(max-min+1)+min
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int a;
srand((unsigned int)time(0));//修改种子
for (size_t i = 0; i < 5; i++)
{
a = rand();
int p = a % (100 - 1+1) + 1;//设置范围 1-100
printf("%d ", p);
Sleep(1500);
}
}
3、字符函数
C语言中处理字符、字符串的库函数。
strlen
size_t strlen( const char* str);
功能：计算字符串长度，不包含’\0’
返回值：返回字符串的字符数
说明：
-
strlen() 函数计算的是字符串的实际长度，遇到第一个’\0’结束；
-
参数指向的字符串必须以 ’ \0 ‘结束
-
函数返回值一定是size_t ,是无符号的
-
如果你只定义没有给它赋初值，这个结果是不定的，它会从首地址一直找下去，直到遇到’\0’停止
-
sizeof返回的是变量声明后所占的内存数，不是实际长度，此外sizeof不是函数，仅仅是一个操作符，strlen()是函数
strcpy
char* strcpy(char* dest,char* src);
功 能: 将参数src字符串拷贝至参数dest所指的地址
返回值: 返回参数dest的字符串起始地址
说明：
-
源字符串必须以’\0’结束
-
会将源字符串的’\0’拷贝到目标空间
-
目标空间必须可变
-
如果参数dest所指的内存空间不够大，可能会造成缓冲溢出的错误情况，在编写程序时需特别留意，或者用strncpy()来取代
strncpy
char* strncpy(char* dest,const char* src,size_t num);
功能：拷贝src字符串的前num个字符至dest
返回值：dest字符串起始地址
说明：
- 如果src字符串长度小于num，则拷贝完字符串后，在目标后追加0，直到num个
- strncpy不会向dest追加’\0’
- src和dest所指的内存区域不能重叠，且dest必须有足够的空间放置n个字符
strcat
char* strcat(char* dest,const char* src);
功能： 字符串拼接
返回值：返回dest字符串起始地址
说明：
- 源字符串必须’\0’结束
- 目标空间必须可修改
- strcat() 会将参数src字符串复制到参数dest所指的字符串尾部
- dest最后的结束字符’\0’会被覆盖掉，并在连接后的字符串的尾部再增加一个’\0’
- dest与src所指的内存空间不能重叠，且dest要有足够的空间来容纳要复制的字符串
strncat
char* strncat (char* dest,const char* src,size_t num);
功能：将n个字符追加到字符串结尾
返回值：返回dest字符串的起始地址
说明：
- strncat将会从字符串src的开头拷贝n个字符到dest字符串尾部
- dest要有足够的空间来容纳要拷贝的字符串
- 如果n大于字符串src的长度，那么仅将src全部追加到dest的尾部
- strncat会将dest字符串最后的’\0’覆盖掉，字符追加完成后，再追加’\0’
strcmp
int strcmp (const char* str1,const char* str2);
功能：字符串比较
返回值：若参数s1和s2字符串相同则返回0，s1若大于s2则返回大于0的值，s1若小于s2则返回小于0的值
说明：
-
判断两个字符串大小1(ASII码 2）长度
-
区分大小写比较的，如果希望不区分大小写进行字符串比较，可以使用stricmp函数
strncmp
int strncmp(const char* str1,const char* str2,size_t num);
功能：指定长度比较
返回值：同strcmp
strstr
char* strstr(const char* str,const char* substr);
功能：检索子串在字符串中首次出现的位置
返回值：返回字符串str中第一次出现子串substr的地址；如果没有检索到子串，则返回NULL
strchr
char* strchr(const char* str,char c);
功能：查找字符串中第一次出现c的位置
返回值：返回首次出现c的位置的指针，如果s中不存在c则返回NULL
strrchr
char* strchr(const char* str,char c);
功能：查找字符串中最后一次出现c的位置
返回值：返回最后一次出现c的位置的指针，如果s中不存在c则返回NULL
strspn
size_t strspn(const char* str1, const char* str2);
功能：用来计算str1字符串开始部分匹配str2字符串的字符个数
返回值：返回字符串str1开头连续包含字符串str2内的字符数目。
- 如果str所包含的字符都属于str2，那么返回str1的长度
- 如果str的第一个字符不属于str2，那么返回0
strcspn
size_t strcspn(const char* str1, const char* str2);
功能：用来计算str1字符串开始部分不匹配str2字符串的字符个数
返回值：返回字符串str1开头部分不出现在字符串str2内的字符数目。
strtok
char* strtok(char* str,const char* sep);
功能：根据分隔符将字符串分隔成一个个片段
返回值：返回下一个分割后的字符串指针，如果已无从分割则返回NULL
说明：
- sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合
- 第一个参数指定一个字符串，它包含了一个或者多个由sqp字符串中一个或者多个字符分割的标记
- 第一次调用时将字符串首地址传进去，之后调用不用传地址，内部会有static函数保存指向地址
- 分隔符不作为输出内容，只做分界符
- 当strtok在参数s的字符串中发现到参数sep的分割字符时则会将该字符改为’\0’字符
- 在第一次调用时，strtok必须赋予参数str字符串，往后的调用则将参数s设置成NULL
- strtok会修改原字符串，所以必须放至栈上
strerror
char* strerror(int errnum);
功能：返回指向错误信息字符串的指针
说明：
必须包含头文件 errno.h
strpbrk
char* strpbrk(const char* str1, const char* str2);
功能：在字符串s1中寻找字符串s2中任何一个字符相匹配的第一个字符的位置，空字符NULL不包括在内
atoi
int atoi(const char* str);
功能：将字符串转换成整型
返回值：返回转换后的整型数。如果str不能转换成int或者str为空字符串，那么将返回0
说明：
- ANSI C规范定义了 stof()、atoi()、atol()、strtod()、strtol()、strtoul()共6个可以将字符串转换为数字的函数，可以对比学习
- 另外在C99/C++11规范中又新增了5个函数，分别是atoll()、strtof()、strtold()、strtoll()、strtoull()
字符分类函数：
int isalnum(int c)：检查字符是否为数字或字母；(0~9,a~z,A~Z)
int isalpha(int c)：检查字符是否为字母；(a~z, A~Z)
int iscntrl(int c)：检查字符是否为控制字符；(八进制000~037以及177的字符)
int isdigit(int c)：检查字符是否为十进制数字；(0~9)
int isgraph(int c)：检查字符是否为图形表示，依赖于使用语言的环境；0~9,a~z,A~Z,以及标点符号)
int islower(int c)：检查字符是否为小写的字母；(a~z)
int isprint(int c)：检查字符是否为可打印的；(数字、字母、标点符号、空白字符)
int ispunct(int c)：检查字符是否为标点符号；(! ” # $ % & ’ ( ) * + , - . / : ; < = > ? @ [ ] ^ _ ` { | } ~等)
int isspace(int c)：检查字符是否为空白字符；(TAB、换行、垂直TAB、换页、回车、空格)
int isupper(int c)：检查字符是否为大写字母；(A~Z)
int isxdigit(int c)：检查字符是否为十六进制数字；(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F a b c d e f)
字符转换
int tolower(int c)：转化字符为小写字母；
int toupper(int c)：转化字符为大写字母；
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