C语言常用的标准库函数

C语言标准库函数详解及示例

C语言标准库提供了一套丰富的函数，涵盖了输入/输出、字符串操作、数学运算、内存管理等多个方面，极大地简化了程序开发。本文将对常用库函数进行分类讲解，并提供相应的示例。

一、 输入/输出函数 (stdio.h)

这些函数用于处理程序的输入和输出操作，例如从键盘读取数据、向屏幕打印数据、读写文件等。

• printf(): 格式化输出到标准输出 (通常是屏幕)。

#include <stdio.h>

int main() {
  int age = 30;
  char name[] = "Alice";
  printf("My name is %s, and I am %d years old.\
", name, age);
  return 0;
}

• scanf(): 从标准输入 (通常是键盘) 读取格式化数据。

#include <stdio.h>

int main() {
  int age;
  printf("Enter your age: ");
  scanf("%d", &age);
  printf("You entered: %d\
", age);
  return 0;
}

• fopen(), fclose(), fprintf(), fscanf(): 文件操作函数，用于打开、关闭文件以及进行格式化读写文件。

#include <stdio.h>

int main() {
  FILE *fp = fopen("output.txt", "w"); // 打开文件用于写入
  if (fp == NULL) {
    perror("Error opening file");
    return 1;
  }
  fprintf(fp, "This text is written to the file.\
");
  fclose(fp); // 关闭文件
  return 0;
}

二、 字符串操作函数 (string.h)

这些函数用于处理字符串，例如复制、连接、比较、查找等。

• strcpy(): 复制字符串。

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

int main() {
  char source[] = "Hello";
  char destination[20];
  strcpy(destination, source);
  printf("Destination string: %s\
", destination);
  return 0;
}

• strcat(): 连接字符串。

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

int main() {
  char str1[50] = "Hello, ";
  char str2[] = "world!";
  strcat(str1, str2);
  printf("Concatenated string: %s\
", str1);
  return 0;
}

• strlen(): 获取字符串长度。

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

int main() {
  char str[] = "Hello";
  size_t len = strlen(str);
  printf("String length: %zu\
", len);
  return 0;
}

• strcmp(): 比较两个字符串。

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

int main() {
  char str1[] = "Hello";
  char str2[] = "Hello";
  int result = strcmp(str1, str2);
  if (result == 0) {
    printf("Strings are equal.\
");
  } else {
    printf("Strings are not equal.\
");
  }
  return 0;
}

三、 数学函数 (math.h)

这些函数提供各种数学运算，例如三角函数、指数函数、对数函数等。 需要链接数学库 -lm 进行编译。

• sqrt(): 计算平方根。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
  double num = 16.0;
  double root = sqrt(num);
  printf("Square root of %.2lf is %.2lf\
", num, root);
  return 0;
}

• sin(), cos(), tan(): 计算正弦、余弦、正切值。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
  double angle = M_PI / 4.0; // 45 degrees
  double sin_val = sin(angle);
  double cos_val = cos(angle);
  double tan_val = tan(angle);
  printf("sin(45): %.2lf\
", sin_val);
  printf("cos(45): %.2lf\
", cos_val);
  printf("tan(45): %.2lf\
", tan_val);
  return 0;
}

四、 内存管理函数 (stdlib.h)

这些函数用于动态内存分配和释放。

• malloc(): 分配指定大小的内存块。

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

int main() {
  int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); // 分配一个int大小的内存
  if (ptr == NULL) {
    perror("Memory allocation failed");
    return 1;
  }
  *ptr = 10;
  printf("Value: %d\
", *ptr);
  free(ptr); // 释放内存
  return 0;
}

• calloc(): 分配指定数量的元素，每个元素大小相同，并初始化为0.

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

int main() {
    int *arr = (int *)calloc(5, sizeof(int)); // 分配5个int，初始化为0
    if (arr == NULL) {
        perror("Memory allocation failed");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d\
", i, arr[i]);
    }
    free(arr);
    return 0;
}

• free(): 释放动态分配的内存。 (在malloc() 和 calloc()示例中已展示)

五、 其他常用函数 (stdlib.h, time.h 等)

• atoi(): 将字符串转换为整数。

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

int main() {
  char str[] = "123";
  int num = atoi(str);
  printf("Converted number: %d\
", num);
  return 0;
}

• rand(), srand(): 生成伪随机数。

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

int main() {
  srand(time(NULL)); // 使用当前时间作为随机数种子
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    int random_number = rand() % 100; // 生成0-99之间的随机数
    printf("Random number: %d\
", random_number);
  }
  return 0;
}

这只是一些常用C标准库函数的示例，还有许多其他函数可供使用。 建议参考C语言标准库文档以获取更完整的函数列表和详细说明。 记住在使用这些函数之前，需要包含相应的头文件。 编译时，对于使用math.h的程序，需要添加-lm链接选项。 例如：gcc your_program.c -o your_program -lm