第一章：概述
1.1 介绍
- 库函数并非 C 语言本身的组成部分，而是 C 语言编译系统为方便用户使用而提供的公共函数。
注意
不同的编译系统提供的函数数量和函数名、函数功能都不尽相同， 使用时要小心，必要时需要查一下库函数手册。
- C 标准库的头文件，如下所示：
1.2 常见的头文件和库函数
- 我们完全没必要记住所有的 C 语言头文件和库函数（也记不住），只需要熟悉常用的头文件和库函数。
| 头文件 | 功能说明 | 常用函数和宏 |
|---|---|---|
| stdio.h | 标准输入输出库 | printf， scanf， fprintf，fscanf，fopen， fclose，fgets， fputs |
| stdlib.h | 标准库，提供内存分配、程序控制、类型转换、随机数生成等功能 | malloc， free， exit， atoi， atof，rand，srand |
| string.h | 字符串处理库 | strlen， strcpy， strncpy， strcat， strcmp，strstr， memset， memcpy |
| math.h | 数学库 | sin， cos， tan， exp， log， sqrt， pow |
| time.h | 时间和日期库 | time， clock， difftime， mktime， strftime， localtime，gmtime |
| ctype.h | 字符处理库 | isalnum， isalpha， isdigit， islower， isupper， tolower， toupper |
| stdbool.h | 布尔类型库 | bool， true， false |
| assert.h | 断言库 | assert |
第二章：数学相关的库函数
2.1 概述
- 数学相关的库函数，在头文件
<math.h>和<stdlib.h>中。
2.2 绝对值
- 整数的绝对值：
c
int abs (int __x); // 定义在 <stdlib.h> 中c
long int labs (long int __x) // 定义在 <stdlib.h> 中c
long long int llabs (long long int __x) // 定义在 <stdlib.h> 中- 浮点数的绝对值：
c
double fabs(double arg ); // 定义在 <math.h> 中- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 10 的绝对值是 = 10
printf("%d 的绝对值是 = %d\n", 10, abs(10));
// -10 的绝对值是= 10
printf("%d 的绝对值是= %d\n", -10, abs(-10));
return 0;
}- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 10 的绝对值是 = 10
printf("%d 的绝对值是 = %ld\n", 10, labs(10));
// -10 的绝对值是= 10
printf("%d 的绝对值是= %ld\n", -10, labs(-10));
return 0;
}- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 10 的绝对值是 = 10
printf("%d 的绝对值是 = %lld\n", 10, llabs(10));
// -10 的绝对值是= 10
printf("%d 的绝对值是= %lld\n", -10, llabs(10));
return 0;
}- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 10.00 的绝对值是 = 10.00
printf("%.2f 的绝对值是 = %.2lf\n", 10.00, fabs(10.00));
// -10.00 的绝对值是= 10.00
printf("%.2f 的绝对值是= %.2lf\n", -10.00, fabs(10.00));
return 0;
}2.3 平方根和立方根
- 平方根：
c
float sqrtf( float arg );c
double sqrt( double arg );c
long double sqrtl( long double arg );- 立方根：
c
float cbrtf( float arg );c
double cbrt( double arg );c
long double cbrtl( long double arg );- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 9.00 的平方根是 = 3.00
printf("%.2f 的平方根是 = %.2f\n", 9.00, sqrt(9.00));
return 0;
}- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 8.00 的立方根是 = 2.00
printf("%.2f 的立方根是 = %.2f\n", 8.00, cbrt(8.00));
return 0;
}2.4 幂
- 计算幂（2^3）：
c
float powf( float base, float exponent );c
double pow( double base, double exponent );c
long double powl( long double base, long double exponent );- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 2 ^ 3 是= 8.00
printf("%d ^ %d 是= %.2f\n", 2, 3, pow(2, 3));
return 0;
}2.5 三角函数
- 正弦：
c
float sinf( float arg );c
double sin( double arg );c
long double sinl( long double arg );c
_Decimal32 sind32( _Decimal32 arg );c
_Decimal64 sind64( _Decimal64 arg );c
_Decimal128 sind128( _Decimal128 arg );- 余弦：
c
float cosf( float arg );c
double cos( double arg );c
long double cosl( long double arg );c
_Decimal32 cosd32( _Decimal32 arg );c
_Decimal64 cosd64( _Decimal64 arg );c
_Decimal128 cosd128( _Decimal128 arg );- 正切：
c
float tanf( float arg );c
double tan( double arg );c
long double tanl( long double arg );c
_Decimal32 tand32( _Decimal32 arg );c
_Decimal64 tand64( _Decimal64 arg );c
_Decimal128 tand128( _Decimal128 arg );- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#define M_PI 3.14159265358979323846
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
double angle_rad = M_PI / 4;
// sin(0.79) = 0.71
printf("sin(%.2f) = %.2f\n", angle_rad, sin(angle_rad));
// cos(0.79) = 0.71
printf("cos(%.2f) = %.2f\n", angle_rad, cos(angle_rad));
// tan(0.79) = 1.00
printf("tan(%.2f) = %.2f\n", angle_rad, tan(angle_rad));
return 0;
}2.6 指数函数
- 指数函数（e 为底数）：
c
float expf( float arg );c
double exp( double arg );c
long double expl( long double arg );- 指数函数（2 为底数）：
c
float exp2f( float n );c
double exp2( double n );c
long double exp2l( long double n );- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// exp(1.0) = 2.72
printf("exp(1.0) = %.2f\n", exp(1.0));
return 0;
}2.7 自然对数
- 自然对数（e 为底数）：
c
float logf( float arg );c
double log( double arg );c
long double logl( long double arg );- 自然对数（2 为底数）：
c
float log2f( float arg );c
double log2( double arg );c
long double log2l( long double arg );- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// log(2.00) = 0.69
printf("log(%.2f) = %.2f\n", 2.00, log(2.00));
return 0;
}2.8 向上取整和向下取整
- 向上取整（计算不小于给定值的最小整数）：
c
float ceilf( float arg );c
double ceil( double arg );c
long double ceill( long double arg );- 向下取整（计算不大于给定值的最大整数）：
c
float floorf( float arg );c
double floor( double arg );c
long double floorl( long double arg );- 示例：
c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
double float_val = -10.5;
// ceil(-10.50) = -10.00
printf("ceil(%.2f) = %.2f\n", float_val, ceil(float_val));
// floor(-10.50) = -11.00
printf("floor(%.2f) = %.2f\n", float_val, floor(float_val));
return 0;
}第三章：时间相关的库函数
3.1 概述
- 时间相关的库函数，在头文件
<time.h>中。
3.2 获取当前时间
- 获取当前时间：
c
time_t time( time_t *arg )提醒
格林尼治时间 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 到当前时刻的时长，时长单位是秒。
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <time.h>
long sum(int num) {
int i = 0;
int sum = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < num; i++) {
sum = 0;
for (j = 0; j < 100; j++) {
sum += j;
}
}
return sum;
}
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 开始时间和结束时间
time_t start, end;
// 获取当前时间
time(&start);
// 执行一些需要测量时间的操作
long result = sum(10000000);
printf("result = %ld\n", result);
// 获取当前时间
time(&end);
// 打印结果
printf("开始时间是: %ld秒\n", start);
printf("结束时间是: %ld秒\n", end);
return 0;
}3.3 计算时间差
- 计算 end 和 start之间相差的秒数：
c
ouble difftime( time_t end, time_t start )- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <time.h>
long sum(int num) {
int i = 0;
int sum = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < num; i++) {
sum = 0;
for (j = 0; j < 100; j++) {
sum += j;
}
}
return sum;
}
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 开始时间和结束时间
time_t start, end;
// 获取当前时间
time(&start);
// 执行一些需要测量时间的操作
long result = sum(10000000);
printf("result = %ld\n", result);
// 获取当前时间
time(&end);
// 耗时
printf("耗时: %.2f秒\n", difftime(end, start));
return 0;
}3.4 本地时间
- 将时间戳转换为本地时间：
c
struct tm* localtime ( const time_t* timer );c
struct tm* localtime_r( const time_t* timer, struct tm* buf );c
struct tm* localtime_s( const time_t* restrict timer, struct tm* restrict buf );- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <time.h>
long sum(int num) {
int i = 0;
int sum = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < num; i++) {
sum = 0;
for (j = 0; j < 100; j++) {
sum += j;
}
}
return sum;
}
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 获取当前时间
time_t t = time(NULL);
// 使用 localtime() 转换时间戳为本地时间
struct tm *local_time = localtime(&t);
printf("本地时间: %s", asctime(local_time));
// 使用 gmtime() 转换时间戳为 GMT 时间
struct tm *gmt_time = gmtime(&t);
printf("GMT时间: %s", asctime(gmt_time));
return 0;
}第四章：字符相关的库函数
4.1 概述
- 字符相关的库函数，在头文件
<ctype.h>中。
4.2 检查字符是否是字母？
- 检查字符是否是字母：
c
int isalpha( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 isalpha() 检查是否为字母
if (isalpha(ch1)) {
printf("%c 是字母字符\n", ch1);
} else {
printf("%c 不是字母字符\n", ch1);
}
if (isalpha(ch2)) {
printf("%c 是字母字符\n", ch2);
} else {
printf("%c 不是字母字符\n", ch2);
}
if (isalpha(ch3)) {
printf("%c 是字母字符\n", ch3);
} else {
printf("%c 不是字母字符\n", ch3);
}
return 0;
}4.3 检查字符是否是数字？
- 检查字符是否是数字：
c
int isdigit( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 isdigit() 检查是否为数字
if (isdigit(ch1)) {
printf("%c 是数字字符\n", ch1);
} else {
printf("%c 不是数字字符\n", ch1);
}
if (isdigit(ch2)) {
printf("%c 是数字字符\n", ch2);
} else {
printf("%c 不是数字字符\n", ch2);
}
if (isdigit(ch3)) {
printf("%c 是数字字符\n", ch3);
} else {
printf("%c 不是数字字符\n", ch3);
}
return 0;
}4.4 检查字符是否是字母或数字？
- 检查字符是否是字母或数字：
c
int isalnum( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 isalnum() 检查是否为字母或数字
if (isalnum(ch1)) {
printf("%c 是字母或数字字符\n", ch1);
} else {
printf("%c 不是字母或数字字符\n", ch1);
}
if (isalnum(ch2)) {
printf("%c 是字母或数字字符\n", ch2);
} else {
printf("%c 不是字母或数字字符\n", ch2);
}
if (isalnum(ch3)) {
printf("%c 是字母或数字字符\n", ch3);
} else {
printf("%c 不是字母或数字字符\n", ch3);
}
return 0;
}4.5 检查字符是否小写？
- 检查字符是否小写：
c
int islower( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 islower() 检查是否为小写字母
if (islower(ch1)) {
printf("%c 是小写字母\n", ch1);
} else {
printf("%c 不是小写字母\n", ch1);
}
if (islower(ch2)) {
printf("%c 是小写字母\n", ch2);
} else {
printf("%c 不是小写字母\n", ch2);
}
if (islower(ch3)) {
printf("%c 是小写字母\n", ch3);
} else {
printf("%c 不是小写字母\n", ch3);
}
return 0;
}4.6 检查字符是否大写？
- 检查字符是否大写：
c
int isupper( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 isupper() 检查是否为大写字母
if (isupper(ch1)) {
printf("%c 是大写字母\n", ch1);
} else {
printf("%c 不是大写字母\n", ch1);
}
if (isupper(ch2)) {
printf("%c 是大写字母\n", ch2);
} else {
printf("%c 不是大写字母\n", ch2);
}
if (isupper(ch3)) {
printf("%c 是大写字母\n", ch3);
} else {
printf("%c 不是大写字母\n", ch3);
}
return 0;
}4.7 将字符转换为小写
- 将字符转换为小写：
c
int tolower( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 tolower() 将字符转换为小写
printf("%c 转换为小写字母是 %c\n", ch1, tolower(ch1));
printf("%c 转换为小写字母是 %c\n", ch2, tolower(ch2));
printf("%c 转换为小写字母是 %c\n", ch3, tolower(ch3));
return 0;
}4.8 将字符转换为大写
- 将字符转换为大写：
c
int toupper( int ch );- 示例：
c
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char ch1 = 'A';
char ch2 = '9';
char ch3 = 'b';
// 使用 toupper() 将字符转换为大写
printf("%c 转换为大写字母是 %c\n", ch1, toupper(ch1));
printf("%c 转换为大写字母是 %c\n", ch2, toupper(ch2));
printf("%c 转换为大写字母是 %c\n", ch3, toupper(ch3));
return 0;
}第五章：字符串相关的库函数
5.1 概述
- 字符串相关的库函数，在头文件
<string.h>中。
5.2 计算字符串长度
- 计算字符串长度：
c
size_t strlen( const char* str );提醒
该函数返回字符串的长度，并不包括末尾的 '\0'。
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
const char str[] = "How many characters does this string contain?";
// 不计入空字符: 45
printf("不计入空字符: %zu\n", strlen(str));
// 计入空字符: 46
printf("计入空字符: %zu\n", sizeof str);
return 0;
}5.2 复制字符串（了解）
- 复制字符串：
c
char *strcpy( char *dest, const char *src );提醒
- ① dest 的长度需要大于或等于 src 的长度；否则，将会出现溢出！！！
- ② 此函数不是安全函数，推荐使用
strncpy()函数代替！！！
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char src[] = "hello";
char dest[strlen(src) + 1]; // +1 以适应空终止符
strcpy(dest, src);
printf("src = %s\n", src);
printf("dest = %s\n", dest);
return 0;
}5.3 复制指定长度的字符串
- 复制指定长度的字符串：
c
char *strncpy( char *dest, const char *src, size_t count );提醒
count 应该小于等于 dest 原有的字符个数（不包括 '\0'）。
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char dest[40] = "1234567890";
char src[12] = "hello world";
strncpy(dest, src, 5);
printf("src = %s\n", src);
printf("dest = %s\n", dest);
return 0;
}5.4 拼接字符串
- 拼接字符串：
c
char *strcat( char *dest, const char *src );提醒
- ① 将字符串 src 拼接到字符串 dest 后面。
- ② 字符串 dest 必须足够大，以容纳连接后的新字符串。
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char dest[50] = "Hello ";
char src[] = "World!";
printf("strcat(dest, src) = %s\n", strcat(dest, src));
printf("src = %s\n", src);
printf("dest = %s\n", dest);
return 0;
}5.5 拼接指定长度的字符串
- 拼接指定长度的字符串：
c
char *strncat( char *dest, const char *src, size_t count )提醒
将 src 字符串的前 count 个字符拼接到 dest 字符串后面。
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char dest[50] = "Hello ";
char src[] = "World!";
printf("strcat(dest, src) = %s\n", strncat(dest, src, 3));
printf("src = %s\n", src);
printf("dest = %s\n", dest);
return 0;
}5.6 比较两个字符穿
- 比较两个字符串：
c
int strcmp( const char* lhs, const char* rhs );提醒
字符串比较的规则是：将两个字符串自左至右逐个字符相比(按 ASCII 码值大小比较)，直到出现不同的字符或遇到 '\0' 为止。
- ① 如果全部字符相同，则认为两个字符串相等。
- ② 如果出现不相同的字符，如果返回值为正数，则字符串 lhs 大；反 之，返回值为负数，则字符串 rhs 大。
- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char *str1 = "abcy";
char *str2 = "abcn";
if (strcmp(str1, str2) == 0) {
printf("%s 和 %s 相等\n", str1, str2);
} else {
printf("%s 和 %s 不相等\n", str1, str2);
}
return 0;
}5.7 比较指定长度的字符串
- 比较指定长度的字符串：
c
int strncmp( const char *lhs, const char *rhs, size_t count );- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char *str1 = "abcy";
char *str2 = "abcn";
if (strncmp(str1, str2, 2) == 0) {
printf("%s 和 %s 相等\n", str1, str2);
} else {
printf("%s 和 %s 不相等\n", str1, str2);
}
return 0;
}5.8 在字符串中查找字符
- 在字符串中查找字符：
c
char* strchr( const char* str, int ch );- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char *str1 = "abcy";
char target = 'o';
char *char_pos = strchr(str1, 'o');
if (char_pos != nullptr) {
printf("字符 %c 出现的位置是: %ld\n", target, char_pos - str1);
} else {
printf("没有找到字符 %c\n", target);
}
return 0;
}5.9 在字符串中查找子串
- 在字符串中查找子串：
c
char* strstr( const char* str, const char* substr );- 示例：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void find_str(char const *str, char const *substr) {
char const *pos = strstr(str, substr);
pos ? printf("找到字符串 [%s] 位于 [%s] 的位置 %td\n",
substr, str, pos - str)
: printf("没有在 [%s] 中找到 [%s]\n",
str, substr);
}
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
char const *str = "one two three";
find_str(str, "two");
find_str(str, "");
find_str(str, "nine");
find_str(str, "n");
return 0;
}