本文主要介绍C语言中一些常见的各个方向的标准库函数。

字符串处理函数

C语言提供了一系列用于处理字符串的函数，这些函数定义在<string.h>头文件中：

• strcpy(char *dest, const char *src): 将字符串src复制到字符串dest中，包括终止字符'\0'。
• strcat(char *dest, const char *src): 将字符串src连接到字符串dest的末尾。
• strlen(const char *str): 计算字符串str的长度，不包括终止字符'\0'。
• strcmp(const char *str1, const char *str2): 比较字符串str1和str2。如果str1小于、等于或大于str2，则分别返回负整数、零或正整数。
• strchr(const char *str, int c): 在字符串str中查找字符c的第一次出现，并返回一个指向该字符的指针。如果未找到该字符，则返回NULL。
• strstr(const char *str1, const char *str2): 在字符串str1中查找字符串str2的第一次出现，并返回一个指向str1中str2起始位置的指针。如果未找到str2，则返回NULL。

示例代码：

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

int main() {
    char dest[50] = "Hello, ";
    const char *src = "World!";
    
    strcpy(dest + strlen(dest), src); // 使用strcpy连接字符串
    printf("%s\n", dest); // 输出: Hello, World!
    
    char str[] = "Example String";
    char *pos = strchr(str, 'e'); // 查找字符'e'
    if (pos != NULL) {
        printf("Character 'e' found at position: %ld\n", pos - str);
    }
    
    const char *substr = "String";
    pos = strstr(str, substr); // 查找子字符串
    if (pos != NULL) {
        printf("Substring found at position: %ld\n", pos - str);
    }
    
    return 0;
}

为了安全，C11标准引入了一组字符串处理函数，比如strncpy、strncat、strncmp等函数，指定要复制或比较的最大字符数，从而防止缓冲区溢出，我们在项目中一定要用这些安全的函数。

数学函数与随机数生成

C语言标准库提供了丰富的数学函数，这些函数定义在<math.h>头文件中：

• sqrt(double x): 计算x的平方根。
• pow(double base, double exponent): 计算base的exponent次幂。
• sin(double x): 计算x（以弧度为单位）的正弦值。
• cos(double x): 计算x（以弧度为单位）的余弦值。
• fabs(double x): 计算x的绝对值。

随机数生成：

C语言通过<stdlib.h>头文件中的函数提供随机数生成功能。

• rand(): 返回一个在0到RAND_MAX之间的伪随机数。
• srand(unsigned int seed): 使用seed作为随机数生成器的种子。如果不调用srand或使用相同的种子值调用srand，则每次程序运行时rand()将产生相同的序列。

示例代码：

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

int main() {
    double num = 9.0;
    printf("Square root of %.2f is %.2f\n", num, sqrt(num));
    
    printf("2 raised to the power of 3 is %.2f\n", pow(2.0, 3.0));
    
    // 设置随机数种子为当前时间
    srand(time(0));
    printf("Random number between 0 and RAND_MAX: %d\n", rand());
    
    // 生成0到99之间的随机数
    int random_num = rand() % 100;
    printf("Random number between 0 and 99: %d\n", random_num);
    
    return 0;
}

日期与时间函数

C语言标准库通过<time.h>头文件提供了处理日期和时间的函数：

• time(time_t *timer): 获取当前时间（自1970年1月1日以来的秒数）。
• localtime(const time_t *timer): 将time_t类型的时间转换为本地时间（struct tm结构）。
• gmtime(const time_t *timer): 将time_t类型的时间转换为协调世界时（UTC，struct tm结构）。
• strftime(char *str, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr): 根据指定的格式将时间转换为字符串。

示例代码：

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

int main() {
    time_t current_time;
    struct tm *local_time_info;
    
    // 获取当前时间
    time(&current_time);
    
    // 转换为本地时间
    local_time_info = localtime(&current_time);
    
    // 打印当前时间
    printf("Current local time and date: %s", asctime(local_time_info));
    
    // 使用strftime格式化时间
    char buffer[80];
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time_info);
    printf("Formatted date and time: %s\n", buffer);
    
    return 0;
}

对于需要高精度时间的应用程序（如实时系统），可以使用POSIX标准提供的clock_gettime()函数。

其他常用库函数

C语言标准库还提供了许多其他有用的函数，这些函数通常定义在<stdlib.h>、<stdio.h>等头文件中。以下是一些常用的函数：

• malloc(size_t size): 动态分配指定大小的内存块。
• free(void *ptr): 释放之前动态分配的内存块。
• printf(const char *format, ...): 格式化输出到标准输出。
• scanf(const char *format, ...): 从标准输入读取并格式化数据。
• exit(int status): 终止程序并返回状态码。

示例代码：

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

int main() {
    int *arr = (int *)malloc(5 * sizeof(int)); // 动态分配内存
    if (arr == NULL) {
        perror("Failed to allocate memory");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] = i * 2;
    }
    
    // 打印数组内容
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    
    // 释放内存
    free(arr);
    
    return 0;
}

练习

1. 打印当前时间字符串到屏幕中。