干货连载编译器强大的库函数你了解多少——深挖标准C函数

Posted 2021-04-26 周立功单片机

对于码农来说，遇见以下的编程问题你会不会抓狂：计算两个日期之间相差多少个小时；对一个数组进行快速排序；判断一个字符串中哪些是数字哪些是大写字母…… 只要遇见这些问题我相信大家都是一副生无可恋的表情，有什么方法可以减轻这种痛苦呢？

我们在初学C语言的时候，最主要是学习它的语法，比如循环、选择、指针等内容，其次就是关心编程语言的算法，比如排序、查找算法等，由于这些知识点是平台无关的，即便是在MCU上编程，使用的也无外乎就是这些语法，所以非常重要。也正因为如此，嵌入式工程师往往会忽略C语言中另一个非常重要的内容——C标准库函数。

如果非要说嵌入式工程师完全没用过标准库函数，真有点冤枉他们了，比如在设计链表的时候，使用的分配、释放内存的函数“malloc()”和“free()”函数、把一个数据进行开方运算使用的数学函数“sqrt()”，都属于标准C函数的范畴。由于这些函数底层操作起来比较麻烦，“几乎”无法用标准的C算法来实现，因此一般工程师就“理所当然”的免费使用这些函数，就如同使用“+”、“-”“*”、“/”一样畅快。

“ganquan.info/standard-c/”（不要怀疑，这就是一个网络连接）

下边咱们一起掰扯一下C标准库里边还有哪些函数，可以直接在嵌入式系统里边使用（内容略多，你们可以跳着看自己关心的内容）：

assert.h断言

里边包含一个相当重要的函数“assert()”，当断言数据非真，则层序会在提示异常，可以直接使用。

math.h数学函数

里边包含求三角、指数与对数相关的数学类的函数，都可以直接拿来用。

ctype.h字符测试 

用于测试某个字符是否为字母、数字、可显示字符或者大小写格式。这个头文件里边的函数功能在判断字符类型的时候十分有用，但是对应的标准函数反而没有多少人用过。

举个例子：isalpha函数表示判断输入的字符是否为字母，加入其参数为'a'，则isalpha('a')就会返回TRUE，如果输入的参数为'1'，则函数isalpha('1')返回的数据即为NULL。

 float.h、limits.h 

定义了各种数据类型的最大值，最小值等相关内容的宏定义，没有函数，当然，也可以直接使用喽。

stdio.h标准的输入输出函数

定义了标准的输入输出函数，其中包含了大名鼎鼎的“printf”函数，不过很可惜，这个函数不能直接用。其实这个头文件里边大部分的函数都无法直接使用的，

不过还是有漏网之鱼：“sprintf()”和“sscanf()”函数：

spintf()：格式化输出函数，跟printf不同的是， sprintf是写入到指定的字符串里边而不是输出到标准的显示设备上，例如想要把某个数字按照十六进制的方式转化为字符串：

则运行之后查看数组str里边的数据结果即为：

通过这种方式，就把数组按照对应的方式填充到字符串里边。同样，sscanf函数用法也类似，这里就不在详细介绍了。

stdlib.h常用的系统函数

里边包含了最常用的系统函数，例如RAM分配函数“malloc()”、“free()”、“calloc()”、“realloc()”，当然，这四个函数必须可以直接使用，否则有很多高级的功能都干不了。

另外还包含字符串转对应数字的函数，比如把数字类型的字符串转化为整数：“atoi()”，例如“atoi("123")”的返回值就是数字123。这种类函数多用于解析字符串指令的场合，可以与“sscanf()”配合使用。

除此之外，还有两个让千万工程师大呼痛快的函数——“qsort()”数组的快速排序函数、“bsearch()”快速搜索函数。这两个函数的效率都是相当高的，再也不用自己去设计这些折磨人的算法了。限于篇幅原因这里就不具体介绍函数的使用方法，自行问百度即可。

当然还包括取绝对值、获取随机数的数学函数等函数，都是可以直接使用的。

string.h字符串操作函数

包含了关于字符串操作的最常用的函数，包括字符串衔接，字符查找，字符串比较等等，都是可以直接使用的。

 

列举了这么多函数，是不是对C语言有了重新的认识了？一大波好用的函数来袭，是否让你措手不及？有了这些函数，你就会发现原来嵌入式编程的世界是多么美好啊。

关于C程序编程还想了解其他更给力的功能与算法，推荐阅读周Boss亲自编写的、有30多年编程经验总结的秘籍——《C程序设计高级教程》，京东淘宝均有销售，我当年都看了两三遍呢，一般人我不告诉他。

我们考虑一下，printf为标准的输出函数，原则上是不能在嵌入式系统上调用的，那么有什么方法可以让它在我们制定的输出设备打印字符串呢？如何把自己MCU上的定时器外设模拟成可以查阅日期的日历系统呢？请看下集——《编译器强大的库函数你了解多少(2)——把犀利功能用在MCU上》

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