【C常用的标准库函数】

以下是C语言在面试和工程中常用的标准库函数的全面总结，按头文件分类，涵盖输入输出、字符串处理、内存管理、数学计算、时间处理等核心内容：

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一、输入输出（stdio.h）

文件操作

1. FILE *fopen(const char *path, const char *mode)

   • 功能：打开文件。
   • 模式："r"（读）、"w"（写）、"a"（追加）、"rb"（二进制读）等。
   • 示例：

     FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
     if (!fp) {
         perror("fopen failed");
         exit(EXIT_FAILURE);
     }
     

2. int fclose(FILE *stream)

   • 功能：关闭文件，释放资源。
   • 返回值：成功返回0，失败返回EOF。

3. size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)

   • 功能：从文件读取二进制数据块。
   • 示例：

     int data[100];
     size_t read = fread(data, sizeof(int), 100, fp);
     

4. size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)

   • 功能：向文件写入二进制数据块。

5. int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)

   • 功能：移动文件指针。
   • 参数：whence可选SEEK_SET（文件头）、SEEK_CUR（当前位置）、SEEK_END（文件尾）。

格式化输入输出

1. int printf(const char *format, ...)

   • 功能：格式化输出到标准输出。
   • 格式符：%d（整数）、%f（浮点数）、%s（字符串）、%p（指针）。

2. int scanf(const char *format, ...)

   • 功能：从标准输入读取格式化数据。
   • 注意：避免缓冲区溢出，推荐fgets+sscanf组合。

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

   • 功能：格式化输出到文件。

4. int sprintf(char *str, const char *format, ...)

   • 功能：格式化输出到字符串。
   • 风险：可能导致缓冲区溢出，推荐使用snprintf。

字符/字符串输入输出

1. int fgetc(FILE *stream)

   • 功能：从文件读取一个字符。

2. char *fgets(char *s, int size, FILE *stream)

   • 功能：从文件读取一行字符串（安全函数）。
   • 示例：

     char buffer[100];
     fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
     

3. int fputc(int c, FILE *stream)

   • 功能：向文件写入一个字符。

4. int fputs(const char *s, FILE *stream)

   • 功能：向文件写入字符串。

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二、字符串处理（string.h）

字符串操作

1. char *strcpy(char *dest, const char *src)

   • 功能：复制字符串（不安全，可能溢出）。

2. char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)

   • 功能：复制最多n个字符（更安全）。
   • 注意：不会自动添加\0，需手动处理。

3. char *strcat(char *dest, const char *src)

   • 功能：拼接字符串（不安全）。

4. char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n)

   • 功能：拼接最多n个字符（更安全）。

字符串比较与搜索

1. int strcmp(const char *s1, const char *s2)

   • 返回值：0（相等）、正数（s1 > s2）、负数（s1 < s2）。

2. int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n)

   • 功能：比较前n个字符。

3. char *strchr(const char *s, int c)

   • 功能：查找字符c首次出现的位置。

4. char *strstr(const char *haystack, const char *needle)

   • 功能：查找子字符串。

内存操作

1. void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)

   • 功能：复制内存块（不处理重叠）。

2. void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n)

   • 功能：复制内存块（处理重叠区域）。

3. int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n)

   • 功能：比较内存块内容。

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三、动态内存管理（stdlib.h）

1. void *malloc(size_t size)

   • 功能：分配未初始化的内存块。
   • 注意：需检查返回值是否为NULL。

2. void *calloc(size_t nmemb, size_t size)

   • 功能：分配并初始化为0的内存块。

3. void *realloc(void *ptr, size_t size)

   • 功能：调整已分配内存的大小。
   • 注意：可能返回新地址，原数据保留。

4. void free(void *ptr)

   • 功能：释放内存，避免内存泄漏。

类型转换

1. int atoi(const char *nptr)

   • 功能：字符串转整数。

2. double atof(const char *nptr)

   • 功能：字符串转浮点数。

3. long int strtol(const char *nptr, char **endptr, int base)

   • 功能：字符串转长整数（支持进制转换）。

环境控制

1. void exit(int status)

   • 功能：终止程序，status为0表示正常退出。

2. int system(const char *command)

   • 功能：执行系统命令。
   • 示例：

     system("ls -l"); // 执行Shell命令
     

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四、数学计算（math.h）

1. double sqrt(double x)

   • 功能：计算平方根。

2. double pow(double x, double y)

   • 功能：计算x的y次幂。

3. double ceil(double x)

   • 功能：向上取整。

4. double floor(double x)

   • 功能：向下取整。

5. double fabs(double x)

   • 功能：浮点数绝对值。

注意：编译时需链接数学库（-lm）。

gcc program.c -o program -lm

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五、时间处理（time.h）

1. time_t time(time_t *tloc)

   • 功能：获取当前时间戳（从1970-01-01开始的秒数）。

2. struct tm *localtime(const time_t *timep)

   • 功能：将时间戳转换为本地时间的结构体。

3. char *ctime(const time_t *timep)

   • 功能：将时间戳转换为可读字符串。

4. size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format, const struct tm *tm)

   • 功能：格式化时间输出。
   • 示例：

     time_t now = time(NULL);
     struct tm *tm = localtime(&now);
     char buffer[100];
     strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm);
     

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六、字符处理（ctype.h）

1. int isalpha(int c)

   • 功能：判断是否为字母。

2. int isdigit(int c)

   • 功能：判断是否为数字。

3. int toupper(int c)

   • 功能：将字符转换为大写。

4. int tolower(int c)

   • 功能：将字符转换为小写。

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七、调试与断言（assert.h）

1. void assert(int expression)
   • 功能：若expression为假，终止程序并输出错误信息。
   • 示例：

     assert(ptr != NULL); // 确保指针非空
     

   • 注意：可通过定义NDEBUG宏禁用断言。

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八、可变参数处理（stdarg.h）

1. va_list

   • 类型：用于遍历可变参数的变量类型。

2. void va_start(va_list ap, last_arg)

   • 功能：初始化va_list。

3. type va_arg(va_list ap, type)

   • 功能：获取下一个参数。

4. void va_end(va_list ap)

   • 功能：清理资源。

示例：实现可变参数求和

#include 
int sum(int count, ...) {
    va_list ap;
    va_start(ap, count);
    int total = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        total += va_arg(ap, int);
    }
    va_end(ap);
    return total;
}

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九、错误处理（errno.h）

1. extern int errno

   • 全局变量：记录最近一次错误代码。

2. void perror(const char *s)

   • 功能：输出错误描述。
   • 示例：

     FILE *fp = fopen("nonexistent.txt", "r");
     if (!fp) {
         perror("Error"); // 输出 "Error: No such file or directory"
     }
     

3. char *strerror(int errnum)

   • 功能：将错误码转换为描述字符串。

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十、信号处理（signal.h）

1. void (*signal(int sig, void (*handler)(int)))(int)
   • 功能：注册信号处理函数。
   • 示例：

     #include 
     void handle_sigint(int sig) {
         printf("Received SIGINT\n");
         exit(0);
     }
     signal(SIGINT, handle_sigint); // 处理Ctrl+C
     

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十一、其他重要函数

stdlib.h中的实用函数

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

   • 功能：快速排序。

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

   • 功能：二分查找。

setjmp.h中的非局部跳转

1. int setjmp(jmp_buf env)
2. void longjmp(jmp_buf env, int val)
   • 功能：实现跨函数跳转（慎用）。

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十二、总结与注意事项

1. 安全性：优先使用安全函数（如strncpy替代strcpy）。
2. 错误检查：检查文件操作、内存分配等可能失败的函数的返回值。
3. 资源释放：确保释放动态分配的内存和关闭打开的文件。
4. 可移植性：避免使用平台相关函数（如Windows的_getch）。

掌握这些函数及其使用场景，能够有效应对C语言在工程和面试中的各类需求。