Standard C 语言标准函数库介绍

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Standard C 语言标准函数库介绍相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

C语言标准头

<assert.h> 断言
<ctype.h> 字符类测试
<errno.h> （部分）库函数抛出的错误代码
<float.h> 浮点数运算
<limits.h> 检测整型数据类型值范围
<locale.h> 本土化
<math.h> 数学函数
<setjmp.h> “非局部跳转”
<signal.h> 信号
<stdarg.h> 可变参数列表
<stddef.h> 一些常数，类型和变量
<stdio.h> 输入和输出
<stdlib.h> 实用功能
<string.h> 字符串函数
<time.h> 时间和日期函数
 

<assert.h> 断言

头文件<assert.h>唯一的目的是提供宏assert的定义。如果断言非真（expression==0），则程序会在标准错误流输出提示信息，并使程序异常中止调用abort() 。
定义：void assert (int expression);
//#define NDEBUG
#include <assert.h>	
int main(int argc, char* argv[]){
	int a = 12;
	int b = 24;
	assert( a > b );
	printf("a is larger than b!");
	return 0;
}
上面的程序会发现程序中止，printf并未执行，且有这样的输出： main: Assertion `a > b‘ failed. 原因就是因为a其实小于b，导致断言失败，assert 输出错误信息，并调用abort()中止了程序执行。

<ctype.h> 字符测试

<ctype.h> 主要提供两类重要的函数：字符测试函数和字符大小转化函数。提供的函数中都以int类型为参数，并返回一个int类型的值。实参类型应该隐式转换或者显示转换为int类型。
int isalnum(int c); 判断是否是字母或数字。
int isalpha(int c); 判断是否是字母。
int iscntrl(int c); 判断是否是控制字符。
int isdigit(int c); 判断是否是数字。
int isgraph(int c); 判断是否是可显示字符。
int islower(int c); 判断是否是小写字母。
int isupper(int c); 判断是否是大写字母。
int isprint(int c); 判断是否是可显示字符。
int ispunct(int c); 判断是否是标点字符。
int isspace(int c); 判断是否是空白字符
int isxdigit(int c); 判断字符是否为16进制。
int tolower(int c); 转换为小写字母。
int toupper(int c); 转换为大写字母。

<errno.h> 错误代码

error.h 是 C语言 C标准函式库里的头文件，定义了通过错误码来返回错误信息的宏：

errno 宏定义为一个int型态的左值, 包含任何函数使用errno功能所产生的上一个错误码。

一些表示错误码，定义为整数值的宏：
EDOM 源自于函数的参数超出范围,例如 sqrt(-1)
ERANGE 源自于函数的结果超出范围,例如s trtol("0xfffffffff",NULL,0)
EILSEQ 源自于不合??法的字符顺序,例如 wcstombs(str, L"\xffff", 2)

<float.h> 浮点数运算

float头文件定义了浮点型数值的最大最小限 浮点型数值以下面的方式定义：符号-value E 指数 符号是正负，value是数字的值 
下面的值是用#define定义的，这些值是详细的实现，但是可能没有比这里给出的更详细，
在所有实例里FLT指的是float，DBL是double，LDBL指的是long double
FLT_ROUNDS
定义浮点型数值四舍五入的方式，-1是不确定，0是向0，1是向最近，2是向正无穷大，3是负无穷大
FLT_RADIX 2
定义指数的基本表示（比如base-2是二进制，base-10是十进制表示法，16是十六进制）
FLT_MANT_DIG，DBL_MANT_DIG，LDBL_MANT_DIG
定义数值里数字的个数
FLT_DIG 6，DBL_DIG 10，LDBL_DIG 10
在四舍五入之后能不更改表示的最大小数位
FLT_MIN_EXP，DBL_MIN_EXP，LDBL_MIN_EXP
FLT_RADIX 的指数的最小负整数值
FLT_MIN_10_EXP -37，DBL_MIN_10_EXP -37，LDBL_MIN_10_EXP -37
10进制表示法的的指数的最小负整数值
FLT_MAX_EXP ,DBL_MAX_EXP ,LDBL_MAX_EXP
FLT_RADIX 的指数的最大整数值
FLT_MAX_10_EXP +37 ,DBL_MAX_10_EXP ,LDBL_MAX_10_EXP +37 +37
10进制表示法的的指数的最大整数值
FLT_MAX 1E+37，DBL_MAX 1E+37，LDBL_MAX 1E+37
浮点型的最大限
FLT_EPSILON 1E-5，DBL_EPSILON 1E-9，LDBL_EPSILON 1E-9
能表示的最小有符号数

<limits.h> 取值范围

CHAR_BIT 一个ASCII字符长度
SCHAR_MIN 字符型最小值
SCHAR_MAX 字符型最大值
UCHAR_MAX 无符号字符型最大值
CHAR_MIN
CHAR_MAX 
char字符的最大最小值，如果char字符正被表示有符号整数。它们的值就跟有符号整数一样。 否则char字符的最小值就是0，最大值就是无符号char字符的最大值。
MB_LEN_MAX 一个字符所占最大字节数
SHRT_MIN 最小短整型
SHRT_MAX 最大短整形
USHRT_MAX 最大无符号短整型
INT_MIN 最小整型
INT_MAX 最大整形
UINT_MAX 最大无符号整型
LONG_MIN 最小长整型
LONG_MAX 最大长整型
ULONG_MAX 无符号长整型

<locale.h> 本土化

国家、文化和语言规则集称为区域设置，<locale.h>头文件中定义了区域设置相关的函数。setlocale函数用于设置或返回当前的区域特性，localeconv用于返回当前区域中的数字和货币信息（保存在struct lconv结构实例中）。setlocale的第一个实参指定要改变的区域行为类别，预定义的setlocale类别有：
LC_ALL
全部本地化信息
LC_COLLATE
影响strcoll和strxfrm
LC_CTYPE
影响字符处理函数和多行字符处理函数
LC_MONETARY
影响localeconv返回的货币格式化信息
LC_NUMERIC
影响格式化输入输出字符中的小数点符号
LC_TIME
影响strftime函数
 
<locale.h> 头文件中提供了2个函数 
setlocale() 设置或恢复本地化信息 
localeconv() 返回当前地域设置的信息
setlocale(constant,location) 用法 
如果这个函数成功执行，将返回当前的场景属性；如果执行失败，将返回False。
constant 参数 (必要参数。指定设置的场景信息)
LC_ALL – 所有下属的常量
LC_COLLATE – 排列顺序
LC_CTYPE – 字符分类和转换（例如：将所有的字符转换成小写或大写形式）
LC_MESSAGES – 系统信息格式
LC_MONETARY – 货币 / 通货格式
LC_NUMERIC – 数值格式
LC_TIME – 日期和时间格式
location (必要参数)
必要参数。指定需要进行场景信息设置的国家或区域。它可以由一个字符串或一个数组组成。如果本地区域是一个数组，那么setlocale()函数将尝试每 个数组元素直到它从中获取有效的语言和区域代码信息为止。如果一个区域处于不同操作系统中的不同名称下，那么这个参数将非常有用。
struct lconv *localeconv(void); 用法
localeconv 返回lconv结构指针 lconv结构介绍: 保存格式化的数值信息，保存数值包括货币和非货币的格式化信息，localeconv返回指向该对象的指针，以下为结构中的成员及信息：
char *decimal_point; 数字的小数点号
char *thousands_sep; 数字的千分组分隔符
每个元素为相应组中的数字位数，索引越高的元素越靠左边。一个值为CHAR_MAX的元素表示没有更多的分组了。一个值为0的元素表示前面的元素能用在靠左边的所有分组中
char *grouping; 数字分组分隔符
char *int_curr_symbol; 前面的三个字符ISO 4217中规定的货币符号，第四个字符是分隔符，第五个字符是‘\0‘ */
char *currency_symbol; 本地货币符号
char *mon_decimal_point; 货币的小数点号
char *mon_thousands_sep; 千分组分隔符
char *mon_grouping; 类似于grouping元素
char *positive_sign; 正币值的符号
char *negative_sign; 负币值的符号
char int_frac_digits; 国际币值的小数部分
char frac_digits; 本地币值的小数部分
char p_cs_precedes; 如果currency_symbol放在正币值之前则为1，否则为0
char p_sep_by_space; 当且仅当currency_symbol与正币值之间用空格分开时为1
char n_cs_precedes; < 如果currency_symbol放在负币值之前则为1，否则为0/dt>
char n_sep_by_space; 当且仅当currency_symbol与负币值之间用空格分开时为1
char p_sign_posn; 格式化选项
0 - 在数量和货币符号周围的圆括号 
1 - 数量和货币符号之前的 + 号 
2 - 数量和货币符号之后的 + 号 
3 - 货币符号之前的 + 号 
4 - 货币符号之后的 + 号
char n_sign_posn 格式化选项
0 - 在数量和货币符号周围的圆括号 
1 - 数量和货币符号之前的 - 号 
2 - 数量和货币符号之后的 - 号 
3 - 货币符号之前的 - 号 
4 - 货币符号之后的 - 号
最后提示：可以使用setlocale(LC_ALL,NULL)函数将场景信息设置为系统默认值。

<math.h> 数学函数

<math.h> 是C语言中的数学函数库
三角函数
double sin(double x); 正弦
double cos(double x); 余弦
double tan(double x); 正切
*cot三角函数，可以使用tan(PI/2-x)来实现。

反三角函数
double asin(double x);结果介于[-PI/2, PI/2] 
double acos(double x); 结果介于[0, PI] 
double atan(double x); 
反正切(主值), 结果介于[-PI/2, PI/2] 
double atan2(double y,double); 
反正切(整圆值), 结果介于[-PI, PI]

双曲三角函数
double sinh(double x); 计算双曲正弦
double cosh(double x); 计算双曲余弦
double tanh(double x); 计算双曲正切

指数与对数
double exp(double x); 求取自然数e的幂
double sqrt(double x); 开平方
double log(double x); 以e为底的对数
double log10(double x); 以10为底的对数
double pow(double x, double y); 
计算以x为底数的y次幂 
float powf(float x, float y); 
与pow一致，输入与输出皆为浮点数

取整
double ceil(double); 取上整
double floor(double); 取下整

标准化浮点数
double frexp(double f, int *p); 
标准化浮点数, f = x * 2^p, 已知f求x, p ( x介于[0.5, 1] ) 
double ldexp(double x, int p); 
与frexp相反, 已知x, p求f

取整与取余
double modf(double, double*); 
将参数的整数部分通过指针回传, 返回小数部分 

double fmod(double, double); 
返回两参数相除的余数
 

<setjmp.h> “非局部跳转”

在该头文件中定义了一种特别的函数调用和函数返回顺序的方式。这种方式不同于以往的函数调用和返回顺序， 
它允许程序流程立即从一个深层嵌套的函数中返回。
<setjmp.h> 中定义了两个宏：

int setjmp(jmp_buf env); /*设置调转点*/ 
longjmp(jmp_buf jmpb, int retval); /*跳转*/ 

宏setjmp的功能是将当前程序的状态保存在结构env ，为调用宏longjmp设置一个跳转点。setjmp将当前信息保存在env中供longjmp使用。其中env是jmp_buf结构类型的。 
Demo :

#include  <stdio.h>
#include  <setjmp.h>
static jmp_buf buf;
void second(void) {
    printf("second\n");        
	// 打印
    longjmp(buf,1);            
	// 跳回setjmp的调用处
	- 使得setjmp返回值为1
}
 void first(void) {
    second();
    printf("first\n");          
	// 不可能执行到此行
}
 int main() {   
    if ( ! setjmp(buf) ) {
        first();               
	// 进入此行前，setjmp返回0
    } else {                  
	// 当longjmp跳转回，
	setjmp返回1，因此进入此行
        printf("main\n");  
		// 打印
    }
     return 0;
}
直接调用setjmp时，返回值为0，这一般用于初始化（设置跳转点时）。以后再调用longjmp宏时用env变量进行跳转。程序会自动跳转到setjmp宏的返回语句处，此时setjmp的返回值为非0，由longjmp的第二个参数指定。 
一般地，宏setjmp和longjmp是成对使用的，这样程序流程可以从一个深层嵌套的函数中返回。

<signal.h> 信号

在signal.h头文件中，提供了一些函数用以处理执行过程中所产生的信号。
宏：
SIG_DFL
SIG_ERR
SIG_IGN
SIGABRT
SIGFPE
SIGILL
SIGINT
SIGSEGV
SIGTERM
函数：
signal();
raise();
变量：
typedef sig_atomic_t
sig_atomic_t 类型是int类型，用于接收signal函数的返回值。
以SIG_开头的宏用于定义信号处理函数
SIG_DFL 默认信号处理函数。
SIG_ERR 表示一个错误信号，当signal函数调用失败时的返回值。
SIG_IGN 信号处理函数，表示忽略该信号。
SIG开头的宏是用来在下列情况下，用来表示一个信号代码：
SIGABRT 异常终止（abort函数产生）。
SIGFPE 浮点错误（0作为除数产生的错误，非法的操作）。
SIGILL 非法操作（指令）。
SIGINT 交互式操作产生的信号（如CTRL - C）。
SIGSEGV 无效访问存储（片段的非法访问，内存非法访问）。
SIGTERM 终止请求。
signal 函数
void(*signal(int sig,void (*func)(int)))(int);
上面的函数定义中，sig 表示一个信号代码（相当于暗号类别），即是上面所定义的SIG开头的宏。当有信号出现（即当收到暗号）的时候，参数func所定义的函数就会被调用。如果func等于SIG_DFL，则表示调用默认的处理函数。如果等于SIG_IGN，则表示这个信号被忽略（不做处理）。如果func是用户自定义的函数，则会先调用默认的处理函数，再调用用户自己定义的函数。 自定义函数，有一个参数，参数类型为int，用来表示信号代码（暗号类别）。同时，函数必须以return、abort、exit 或 longjump等语句结束。当自定义函数运行结束，程序会继续从被终止的地方继续运行。（除非信号是SIGFPE导致结果未定义，则可能无法继续运行）
如果调用signal函数成功，则会返回一个指针，该指针指向为所指定的信号类别的所预先定义的信号处理器。 
如果调用失败，则会返回一个SIG_ERR，同时errno的值也会被相应的改变。
raise 函数
int raise(int sig);
发出一个信号sig。信号参数为SIG开头的宏。
如果调用成功，返回0。否则返回一个非零值。
 

<stdarg.h> 可变参数

<stdarg.h> 头文件定义了一些宏，当函数参数未知时去获取函数的参数
变量：typedef va_list

宏：
  • va_start()
  • va_arg()
  • va_end()

变量和定义
va_list类型通过stdarg宏定义来访问一个函数的参数表，参数列表的末尾会用省略号省略 

声明：void va_start(va_list ap, last_arg);
用va_arg和va_end宏初始化参数ap，last_arg是传给函数的固定参数的最后一个，省略号之前的那个参数 注意va_start必须在使用va_arg和va_end之前调用

声明：type va_arg(va_list ap, type);
用type类型扩展到参数表的下个参数
注意ap必须用va_start初始化，如果没有下一个参数，结果会是undefined

声明：void va_end(va_list ap); 允许一个有参数表（使用va_start宏）的函数返回，如果返回之前没有调用va_end,结果会是undefined。参数变量列表可能不再使用（在没调用va_start的情况下调用va_end）
 

<stddef.h> 一些常数，类型和变量

<stddef.h> 头文件定义了一些标准定义，许多定义也会出现在其他的头文件里
宏命令：NULL 和 offsetof() 

变量：
typedef ptrdiff_t
typedef size_t
typedef wchar_t

变量和定义：
ptrdiff_t是两个指针相减的结果
size_t是sizeof一个关键词得到的无符号整数值
wchar_t是一个宽字符常量的大小，是整数类型
NULL是空指针的常量值

offsetof(type, member-designator);这个宏返回一个结构体成员相对于结构体起始地址的偏移量（字节为单位），type是结构体的名字，member-designator是结构体成员的名字。

<stdio.h> 输入和输出

<stdio.h>头文件定义了用于输入和输出的函数、类型和宏。最重要的类型是用于声明文件指针的FILE。另外两个常用的类型是 size_t和fpos_t，size_t是由运算符sizeof产生的无符号整类型；fpos_t类型定义能够唯一说明文件中的每个位置的对象。由头部 定义的最有用的宏是EOF，其值代表文件的结尾。

变量： 
typedef size_t
typedef FILE
typedef fpos_t

常量 ： 
NULL 空值
_IOFBF 表示完全缓冲 
_IOLBF 表示线缓冲 
_IONBF 表示无缓存
BUFSIZ setbuf函数所使用的缓冲区的大小
EOF EOF是负整数表示END OF FILE
FOPEN_MAX (20)同时打开的文件的最大数量
FILENAME_MAX 文件名的最大长度
L_tmpnam整数，最大长度的临时文件名
SEEK_CUR取得目前文件位置
SEEK_END将读写位置移到文件尾时
SEEK_SET将读写位置移到文件开头
TMP_MAXtmpnam最多次数
stderr标准错误流，默认为屏幕, 可输出到文件。
stdin标准输入流，默认为键盘
stdout标准输出流，默认为屏幕 

所有函数(点击可查看介绍和DEMO) ： 

 

<stdlib.h> 实用功能

<stdlib.h> 头文件里包含了C语言的中最常用的系统函数

宏：
  • NULL 空
  • EXIT_FAILURE 失败状态码
  • EXIT_SUCCESS 成功状态码
  • RAND_MAX rand的最大返回值
  • MB_CUR_MAX 多字节字符中的最大字节数
变量：
  • typedef size_t是unsigned integer类型
  • typedef wchar_t 一个宽字符的大小
  • struct div_t 是结构体类型 作为div函数的返回类型
  • struct ldiv_t是结构体类型 作为ldiv函数的返回类型
函数：
    • 字符串函数
    • atof(); 将字符串转换成浮点型数
    • atoi(); 将字符串转换成整型数
    • atol(); 将字符串转换成长整型数
    • strtod(); 将字符串转换成浮点数
    • strtol(); 将字符串转换成长整型数
    • strtoul(); 将字符串转换成无符号长整型数



    • 搜索和排序函数
    • bsearch(); 二元搜索
    • qsort(); 利用快速排序法排列数组

    • 数学函数
    • abs(); 计算整型数的绝对值
    • div(); 将两个整数相除, 返回商和余数
    • labs(); 取长整型绝对值
    • ldiv();两个长整型数相除, 返回商和余数
    • rand(); 随机数发生器
    • srand(); 设置随机数种子

  • 多字节函数
  • mblen(); 根据locale的设置确定字符的字节数
  • mbstowcs(); 把多字节字符串转换为宽字符串
  • mbtowc(); 把多字节字符转换为宽字符
  • wcstombs(); 把宽字符串转换为多字节字符串
  • wctomb(); 把宽字符转换为多字节字符
 

<string.h> 字符串函数

<stdlib.h> 头文件里包含了C语言的最常用的字符串操作函数

宏：
  • NULL 空
变量：
  • typedef size_t
函数：

<time.h> 时间和日期函数

<time.h> 是C标准函数库中获取时间与日期、对时间与日期数据操作及格式化的头文件。

宏：
  • NULL null是一个null指针常量的值
  • CLOCKS_PER_SEC 每秒的时钟数
变量：
  • typedef size_t 类型定义
  • typedef clock_t类型定义
  • struct tm 结构体

  • struct tm {
    int tm_sec; /* 秒 – 取值区间为[0,59] */

    int tm_min; /* 分 - 取值区间为[0,59] */

    int tm_hour; /* 时 - 取值区间为[0,23] */

    int tm_mday; /* 一个月中的日期 - 取值区间为[1,31] */

    int tm_mon; /* 月份（从一月开始，0代表一月） - 取值区间为[0,11] */

    int tm_year; /* 年份，其值等于实际年份减去1900 */

    int tm_wday; /* 星期 – 取值区间为[0,6]，其中0代表星期天，1代表星期一，以此类推 */

    int tm_yday; /* 从每年的1月1日开始的天数 – 取值区间为[0,365]，其中0代表1月1日，1代表1月2日，以此类推 */

    int tm_isdst; /* 夏令时标识符，实行夏令时的时候，tm_isdst为正。不实行夏令时的进候，tm_isdst为0；不了解情况时，tm_isdst()为负。*/ 
    };
函数：

以上是关于Standard C 语言标准函数库介绍的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

求C语言标准函数库的源代码

C语言 文件的基本介绍

c语言库函数的打开文件函数

C语言标准库stdlib.h

什么是C语言标准函数库？平常用的哪些函数属于标准函数库？

c语言 库函数 头文件