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C语言库函数

时间：2023-07-12 20:12:15浏览次数：38  
标签：const int s2 s1 C语言 char 字符串 库函数

C语言库函数

1. stdio库

1.1 printf函数

printf格式化输出符：

int a = 3;
float b = 3.14;
double c = 5.2;
char s1[6] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
char *s2 = "world";
printf("%d %f %f\n", a, b, c);
printf("%s %s\n", s1, s2);
printf("%c\n", s1[3]);
printf("%u %o %x", -1, 10, 20);

/* 运行结果：
3 3.140000 5.200000
hello world
l
4294967295 12 14
*/
  • printf格式化输出符修饰符：

uploading-image-843664.png

标记符：

image-20230524202832285

double pi = 3.1415926;
printf("%5.2f\n", pi);
printf("%.4s\n", s2);
int d = 100;
printf("%#o %#x", d, d);
char *s2 = "abcdef";
size_t e = sizeof(s2);
printf("%zu", e);
/* 运行结果：
 3.14
worl
0144 0x64
7
*/

1.2 scanf函数

  • scanf格式化输入符：

image-20230524212350562

  • scanf格式化输入符修饰符：

image-20230524212535291

image-20230524212550976

  • scanf_s函数

int scanf_s(const char * restrict format, . . . );

scanf_s函数输入字符串或字符时，即格式化字符串中有%s、%c时，需要指定字符串缓冲区大小或字符字节大小

char s[5];
scanf_s("%s", s, sizeof(s));

1.3 字符的输入输出

  • 字符输入：

    int getchar(void)：从stdin读取一个字符

    int fgetc(FILE *stream)：从输入流stream中读取一个字符

    int getc(FILE *stream)：从输入流stream中读取一个字符

  • 字符输出：

    int putchar(int c)：向stdout输出一个字符

    int fputc(int c, FILE *stream)：向输出流stream中输出一个字符

    int putc(int c, FILE *stream)：向输出流stream中输出一个字符

1.4 文件操作

  • 打开文件 FILE *fopen(const char * restrict filename, const char * restrict mode)

参数：filename: 文件名（可能包含文件路径）

windows下文件名中文件路径含有'\'时，要注意C语言会把它看做转义序列的开始标志，需要使用'\\'或'/'表示文件路径：

fopen("C:\\project\\test.txt", 'r');
fopen("C:/project/test.txt", 'r');

mode：

image-20230525195521515

image-20230525195541652

返回值：fopen函数返回一个文件指针，通常可以把它存在一个变量中：

FILE *fp;
fp = fopen("C:/project/test.txt", 'r');
  • 关闭文件：int fclose(FILE *stream)

参数：stream：文件指针；

返回值：关闭成功，返回0；关闭失败，返回EOF。

1.5 文件格式化输入输出

  • 向文件中写入：

int fprintf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);

参数：stream：文件指针；format：格式化输出字符串；

返回值：返回写入的字符数。

  • 从文件中读入：

int fscanf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);

参数：stream：文件指针；format：格式化输入字符串；

返回值：返回读入的数据个数；

1.6 文件的行输入输出

  • 行的输出：

int fputs(const char * restrict s, FILE * restrict stream)：向输出流stream中写入一行字符串s
int puts(const char *s)：向标准输出流stdout中写入一行字符串s

返回值：若写入失败，返回EOF；否则返回一个非负的数。

  • 行的输入：

char *fgets(char * restrict s, int n, FILE * restrict stream)：从输入流stream中读取一行到字符串s中，字符串最大长度为n；(会丢弃换行符）
char *gets(char *s)：从标准输入流中读取一行到字符串s中；(会丢弃换行符)

返回值：若读取失败，返回空指针；否则返回读取到的字符串

1.7 字符串的格式化输入输出

  • 字符串的输出：

int sprintf(char * restrict s, const char * restrict format, ...)：把参数根据格式化字符串写入字符数组s中（会向字符串s末尾添加空字符'\0'）
int snprintf(char *restrict s, size_t n, const char * restrict format, ...)：把参数根据格式化字符串写入字符串s中，写入字符串s的字符数不会超过n-1（会向字符串s末尾添加空字符'\0'）

int snprintf_s(char *restrict s, size_t n, size_t count, const char * restrict format, ...)：把参数根据格式化字符串写入字符串s中，n是字符数组s的大小，count是当参数根据格式化字符串得到的字符串长度超过了缓冲区大小n之后，为避免缓冲区溢出，会自动截取前count个字符

返回值：返回格式化后字符串s的长度(不包括空字符'\0')

#define MAX_DATA_LEN 12;
char date[MAX_DATE_LEN];
int ret = sprintf(date, "%d/%d/%d", 2023, 5, 25);
// date: "2023/5/25"

int ret = snprintf(date, MAX_DATE_LEN, "%d/%d/%d", 2023, 5, 25);
// date: "2023/5/25"

int ret = snprintf_s(date, MAX_DATE_LEN, MAX_DATE_LEN - 1, "%d/%d/%d", 2023, 5, 25)
// date: "2023/5/25"
  • 字符串的输入：

int sscanf(const char * restrict s, const char * restrict format, ... );：从字符串s中根据格式化字符串读取并格式化数据到各参数中

int sscanf_s(const char * restrict s, const char * restrict format, ... );：从字符串s中根据格式化字符串读取并格式化数据到各参数中，若格式化字符串format中包含了%s、%S、%c、%C或括号表达式（例如%[a-d]）时，函数中需要传入字符串参数的长度大小，且长度大小必须小于等于字符串s的实际大小

#define MAX_DATA_LEN 20;
#define S_LEN 10;
char date[MAX_DATE_LEN] = "2023/5/25";
int year, month, day;
sscanf(date, "%d/%d/%d", &year, &month, &day);
// year = 2023; month = 5; day = 25

char s[S_LEN];
sscanf_s(date1, "%s", s, S_LEN);
// s = "2023/5/25"

返回值：成功则返回读取的参数个数，失败则返回EOF；

2. string库

2.1 字符串拷贝

char *strcpy(char *s1, const char *s2);：把字符串s2复制给字符串s1

返回值：返回字符串s1

errno_t strcpy_s(char* strDest, size_t destMax, const char* strSrc)：把字符串strSrc复制给字符串strDest，字符串strDest的缓冲区大小为destMax，若strSrc的长度大于destMax，则会截断strSrc的前destMax - 1 个字符复制给strDest，，保证strDest以空字符结尾

返回值：成功时返回0，否则返回非0

注意：利用赋值运算符'='来把字符串复制到字符数组中是不行的！数组名不能出现在赋值运算符的左侧！

char str1 = "abcd";

char str2[10];

str2 = str1; // 错误！

str2 = "abcd"; // 错误！

char str2[10] = "abcd"; // 允许，只能初始化时赋值！

char *strncpy(char * restrict s1, const char * restrict s2, size_t n);：把字符串s2复制给字符串s1，复制的最大字符个数为n，若s2的字符串长度大于s1字符数组长度，会导致字符串s1没有空字符'\0'终止

返回值：返回字符串s1

#define BUFF_LEN 10
char s1[BUFF_LEN];
char s2= "abcd";

char *ret;
ret = strcpy(s1, s2);

errno_t ret1;
ret1 = strcpy_s(s1, s2, BUFF_LEN);

ret = strncpy(s1, s2, sizeof(s1) - 1);
s1[sizeof(s1) - 1] = '\0';  // 保证有空字符结尾

2.2 字符串长度

size_t strlen(const char *s);：返回字符串s的长度(字符个数)，不包括空字符

size_t strnlen(const char *s, size_t maxlen)：若字符串s的实际长度小于等于maxlen，则返回字符串字符个数；否则，返回maxlen

#define MAXLEN 10
char *s1 = "abcd";
char s2[MAXLEN] = "ABCD";

size_t len1 = strlen(s1);
size_t len2 = strlen(s2, MAXLEN);

2.3 字符串连接

char *strcat(char *s1, const char *s2);：把字符串s2的内容追加到字符串s1的末尾

返回值：返回字符串s1

errno_t strcat_s(char* strDest, size_t destMax, const char* strSrc)：把字符串strSrc追加到字符串strDest末尾，若追加之后的字符串strDest长度大于destMax，则会截断strDest的前destMax - 1个字符，保证strDest以空字符结尾

返回值：成功则返回0，否则返回非0

#define MAX_BUFF_LEN 20
char s1[MAX_BUFF_LEN] = "1234";
char *s2 = "abcd"

char *ret;
ret = strcat(s1, s2);

errno_t ret1;
ret1 = strcat_s(s1, MAX_BUFF_LEN, s2);

2.4 字符串比较

int strcmp(const char *s1, const char *s2);：比较字符串s1和s2大小（按字典序）

int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);：比较字符串s1和s2大小，最多比较前n个字节

返回值：若s1 < s2，返回负数；若s1 = s2，返回0；若s1 > s2，返回正数

s1 = "abc";
s2 = "abd";
s3 = "abc";
s4 = "aba";

int ret1, ret2, ret3;
ret1 = strcmp(s1, s2);
// ret1 < 0;

ret2 = strcmp(s1, s3);
// ret2 = 0;

ret3 = strcmp(s1, s4);
// ret3 > 0;

2.5 字符串搜索

2.5.1 字符搜索

char *strchr(const char *s, int c);：在字符串s中搜索字符c

返回值：返回一个指向字符串s中出现的第一个字符c

char *strrchr(const char *s, int c);：在字符串s中反向搜索字符c

char s1 = "abcdefgabc";
char *p1, *p2, *p3;
p1 = strchr(s1, 'a');  // 查找第一个字符a的位置
p1 = strchr(p1 + 1, 'a')  // 查找第二个字符a的位置

p2 = strrchr(s1, 'a');  // 搜索最后一个字符a的位置

2.5.2 子串搜索

char *strstr(const char *s1, const char *s2);：在字符串s1中搜索字符串s2

返回值：若找到，则返回字符串s2第一次在字符串s1中出现的位置的指针；若找不到，则返回空指针

char *s1 = "abcdabcd";
char *s2 = "bcd";

char *p;
p = strstr(s1, s2);
// p指向s1中的第一个字符b

char *strtok(char * restrict s1, const char * restrict s2);：将字符串s1以字符串s2进行分割

调用strtok(s1, s2)会在s1中搜索不包含在s2中的非空字符序列。strtok函数会在记号末尾的字符后面存储一个空字符作为标记，然后返回一个指针指向记号的首字符。strtok函数最有用的特点是以后可以调用strtok函数在同一字符串中搜索更多的记号。调用strtok(NULL, s2)就可以继续上一次的strtok函数调用。和上一次调用一样，strtok函数会用一个空字符来标记新的记号的末尾，然后返回一个指向新记号的首字符的指针。这个过程可以持续进行，直到strtok函数返回空指针，这表明找不到符合要求的记号。

char date[] = "April	28,1998";  // 在"April与28之间有制表符\t分割"
char *p = NULL;
p = strtok(date, '\t');  // 第一次调用，将字符串date以制表符进行分割，此时p指向字符A

p = strtok(NULL, "\t,")  // 第二次调用，从上次调用结束的位置继续调用，即把字符串"28,1998"按制表符和逗号进行分割，此时p指向数字2
    
p = strtok(NULL, '\t');  // 第三次调用，从上次调用结束的位置继续调用，即把字符串"1998"按制表符进行分割，此时p指向数字1

// strtok经典用法：
char s[] = "This is - a test - string";
const char *splits = "-";
char *p;
p = strtok(s, splites);
while(p != NULL)
{
    printf("%s\n", p);
    p = strtok(NULL, splits);
}

/* 执行结果：
This is
 a test
 string
*/

strtok由于会记住上次调用的结果，因此该函数是不可重入的，在多线程中使用不安全。

char* strtok_s(char* str, const char* delimiters, char** next_token);：将字符串str按照字符串delimiters中的字符进行分割，并且把分割之后的字符串写入到next_token中，这样就是线程安全函数了。

char str[] = "This is - a test - string";
const char *splits = "-";
char *next_token = NULL;
char *token;
token = strtok_s(str, splits, &next_token); // 注意是&next_token
while(token != NULL)
{
    printf("%s\n", token);
    token = strtok_s(NULL, splits, &next_token);
}

2.6 内存操作函数

2.6.1 内存拷贝

void *memcpy(void * restrict s1, const void * restrict s2, size_t n);：从源缓冲区s2处复制n个字节的数据到目的缓冲区s1中

当源缓冲区与目的缓冲区相同时，memcpy函数此时的行为是未定义的！

当目的缓冲区大小小于n时，将会发生缓冲区溢出！

errno_t memcpy_s(void* dest, size_t destMax, const void* src, size_t count)：从源缓冲区src中复制count个字节的数据到目的缓冲区dest中，目的缓冲区中允许修改的字节大小为destMax

若在运行时检测到以下错误将导致整个目标范围[dest，dest + destMAX）被清零（如果dest和destMAX都有效）：

  • dest或者src是空指针；
  • destMax或者count大于RSIZE_MAX；
  • count大于destMax；(会发生缓冲区溢出)

返回值：成功复制则返回0，否则返回非0值

int arr[3] = {1, 2, 3};
int *p = malloc(3 * sizeof(int));
memcpy(p, arr, 3 * sizeof(int));

#define BUFF_LEN 10;
int arr1[BUFF_LEN];
errno_t ret;
ret = memcpy_s(arr1, BUFF_LEN * sizeof(int), arr, 3 * sizeof(int));
// ret = 0

char src[] = "aaaaaaaaaa";
char dest[] = "xyxyxyxyxy";
ret = memcpy_s(dest, sizeof(dest), src, 5);
// dest[] = "aaaaayxyxy", ret = 0

ret = memcpy_s(dest, 5, src, 10)  // count 大于 destMax，将会把[dest, dest + destMax)区间内的字节清零
// dest[] = "\0\0\0\0\0yxyxy", ret = 22 (ret为非零随机值)

2.6.2 内存初始化

void *memset(void *s, int c, size_t n);：将缓冲区s的n个字节全部初始化为字符c

#define BUFF_SIZE 40 
int *buffer = malloc(BUFFSIZE);
if(buffer == NULL)
{
    printf("malloc memory failed!\n");
    return;
}
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));

errno_t memset_s(void* dest, size_t destMax, int c, size_t count)：将缓冲区dest的count个字节全部初始化为字符c，缓冲区dest中允许修改的字节大小为destMax

返回值：成功复制则返回0，否则返回非0值

若在运行时检测到以下错误，将在目的地范围[dest, dest + destMax]的每个字节初始化为字符c(如果dest和destMax都有效的话)：

  • dest是一个空指针
  • destMax或count大于RSIZE_MAX
  • count大于destMax（会出现缓冲区溢出）
char str[] = "ababababab";
errno_t ret;
ret = memset_s(str, sizeof(str), 'b', 5);
// str = "bbbbbbabab" ret = 0

ret = memset_s(str, 5, 'a', 10);  // count大于destMax，将会把[dest, dest + destMax]中的字节初始化为字符a
// str = "aaaaababab" ret = 22

3. math库

3.1 三角函数

double acos(double x);
double asin(double x);
double atan(double x);
double atan2(double y, double x);
double cos(double x);
double sin(double x);
double tan(double x);

3.2 指数函数和对数函数

double exp(double x);：e的x次幂
double log(double x);：ln(x)
double log10(double x);：lg(x)

3.3 幂函数

double pow(double x, double y);：x的y次幂
double sqrt(double x);：计算x的平方根

3.4 绝对值函数

double fabs(double x);：x的绝对值

注意：C语言中没有定义最大值max和最小值min函数！

4. ctype库

4.1 字符分类

image-20230602200120779

4.2 字符大小写转换

int tolower(int c);
int toupper(int c);

对于这两个函数，如果所传参数不是字母，那么将返回原始字符，不加任何改变。

5. stdlib库

5.1 数值转换

double atof(const char *nptr);：将字符串转换成double
int atoi(const char *nptr);：将字符串转换成int
long int atol(const char *nptr);：将字符串转换成long int

5.2 整数算数运算

int abs(int j);：返回一个int类型整数的绝对值

div_t div(int numer, int denom)：用参数numer除以参数denom，返回一个div_t类型，div_t是一个含有商成员quot和余数成员rem的结构体；

ans = div(5, 2);
printf("商：%d, 余数：%d", ans.quot, ans.rem);

5.3 随机序列生成

int rand(void);：生成随机数，返回一个0~RAND_MAX之间的数
void srand(unsigned int seed);：基于种子seed值生成特定的伪随机序列

5.4 搜索和排序

void *bsearch(const void *key, 
              const void *base, 
              size_t nmemb, 
              size_t size,
              int (*compar)(const void *, const void *));

在有序数组中搜索一个特定的值key

参数：key：要搜索的值

base：指向要搜索的数组

nmemb：数组中元素的数量

size：数组中每个元素的大小（字节）

compar：指向比较函数的指针，数组的内容应根据compar所对应的比较函数升序排序

返回值：如果查找成功，该函数返回一个指向数组中匹配元素的指针，否则返回空指针。

bsearch只能用于搜索有序数值，因此在进行搜索前需要对数组进行排序！

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

int compare(const void* a, const void* b)
{
	int numa = *(int*)a;
	int numb = *(int*)b;
	return numa - numb;
}

int main()
{
	int values[] = {30, 50, 40, 20, 10};
	qsort(values, sizeof(values)/sizeof(values[0]), sizeof(int), compare);
	int key = 50;
	int *res;
	res = bsearch(&key, values, sizeof(values)/sizeof(values[0]), sizeof(int), compare);
	if(res != NULL){
		printf("%d Found!\n", *res);
	} else {
		printf("Not Found!\n");
	}
	return 0;
}

void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *));

参数：base必须指向数组中的第一个元素（如果只是对数组的一段区域进行排序，那么要使base指向这段区域的第一个元素）。在一般情况下，base就是数组的名字；

nmemb是要排序元素的数量（不一定是数组中元素的数量）；

size是每个数组元素的大小，用字节来衡量；

compar是指向比较函数的指针；

如果compar返回值小于0（< 0），那么p1所指向元素会被排在p2所指向元素的前面

如果compar返回值等于0（== 0），那么p1所指向元素与p2所指向元素的顺序不确定

如果compar返回值大于0（> 0），那么p1所指向元素会被排在p2所指向元素的后面

注意compar比较函数的两个形参是const void *类型，在调用compar函数时传入的实参也必须转换成const void *型，在compar函数内部会将const void *类型转换成实际类型。

一个通用的compar函数可以写成这样：

int compare (const void * a, const void * b)
 {
   if ( *(MyType*)a <  *(MyType*)b ) return -1;
   if ( *(MyType*)a == *(MyType*)b ) return 0;
   if ( *(MyType*)a >  *(MyType*)b ) return 1;
 }

//升序排序
 int compare (const void * a, const void * b)
 {
     return ( *(int*)a - *(int*)b );
 }
//降序排列
 int compare (const void * a, const void * b)
 {
     return ( *(int*)b - *(int*)a );
 }
  • int数组排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 升序
int compare(const void * a, const void * b)
{
	return (*(int*)a - *(int*)b);
}

int main()
{
	int values[] = {30, 50, 40, 20, 10};
	qsort(values, sizeof(values)/sizeof(values[0]), sizeof(int), compare);
	for(int i = 0; i < sizeof(values)/sizeof(values[0]); i++)
		printf("%d ", values[i]);
	return 0;
}
  • 结构体排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct{
	char name[30];
	int Chinese;
	int Math;
	int English;
}student;

int compare(const void * a, const void * b)
{
	student* pa = (student*)a;
	student* pb = (student*)b;
	int suma = pa->Chinese + pa->Math + pa->English;
	int sumb = pb->Chinese + pb->Math + pb->English;
	return sumb - suma;
}

int main()
{
	student students[7] = {
	{"周",97,68,45},
	{"吴",100,32,88},
	{"郑",78,88,78},
	{"王",87,90,89},
	{"赵",87,77,66},
	{"钱",59,68,98},
	{"孙",62,73,89}
};
	qsort(students, sizeof(students)/sizeof(student), sizeof(student), compare);
	
	for(int i = 0; i < 7; i++)
	{
		printf("%s%4d%4d%4d", students[i].name, students[i].Chinese, students[i].Math, students[i].English);
		printf(" sum:%4d\n", students[i].Chinese + students[i].Math + students[i].English);
	}
	return 0;
}
  • 字符串指针数组排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int compare(const void * a, const void * b)
{
	char *stra = *(char**)a;
	char *strb = *(char**)b;
	return strcmp(stra, strb);
}

int main()
{
	char *arr[5] = {"i", "love", "c", "language", "programming"};
	qsort(arr, sizeof(arr)/sizeof(arr[0]), sizeof(char *), compare);
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%s ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

向qsort传入arr之后，qsort将arr理解为指向数组中第一个元素的指针，对字符串指针数组进行排序时，排序的其实是字符串char *，因此qsort的形式参数a和b实际上是指向字符串的指针即char **

  • 字符串二维数组排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int compare(const void* a, const void* b)
{
	char *stra = (char *)a;
	char *strb = (char *)b;
	return strcmp(stra, strb);
}

int main()
{
	char arr[5][16] = {"i", "love", "c", "language", "programming"};
	qsort(arr, sizeof(arr)/sizeof(arr[0]), sizeof(arr[0]), compare);
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%s ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

arr传入qsort函数，qsort函数将arr理解为指向数组第一个元素的指针，arr的第一个元素是arr[0][0]，所以形式参数a和b指的是指向"a[i][0]"的指针，a[i][0]是字符char，所以a和b指的是char *

标签：const,int,s2,s1,C语言,char,字符串,库函数
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