标准库

stdio.h

定义了几乎占整个标准库的三分之一的输入和输出函数、类型以及宏的数目。

文件操作

除了几个用于 输入输出 的函数之外，下列函数用于处理与文件有关的操作。其中 size_t 类型是由运算符 sizeof 产生的无符号整类型。

ctype.h

头文件 ctype.h 中说明了一些用于测试字符的函数，以及用于字符的大小写转换的函数。

用于测试字符的函数

说明

• 每个函数的参数均为 int 类型，参数的值必须是 EOF 或可用unsigned char类型表示的字符，函数的返回值为 int类型。如果参数 c满足所指定的条件，那么函数返回非 0值(表示真);否则返回值为 0(表示假)。这些函数如下:
• 在七位ASCII字符集中，可打印字符是从 0x20(’ ‘)到0x7E(’~’)之间的字符；控制字符是从0(’NUL’)到0x1F(’US’)之间的字符和字符0x7F(’DEL’)。

用于字符大小写转换的函数

说明

如果c是一个大写字母，那么 tolower©返回对应的小写字母；否则返回c。如果c是一个小写字母，那么 toupper©返回对应的大写字母；否则返回 c。

string.h

在头文件 string.h 中定义了两组字符串函数。第一组函数的名字以 str 开头；第二组函数的名字以 mem 开头。只有函数 memmove 对重叠对象间的拷贝进行了定义，而其他函数则未对重叠对象间的拷贝进行定义。比较类函数将其参数视为 unsigned char 类型的数组。

以 str 开头的函数

strcpy 函数的实现

下面是一个 strcpy 的实现：

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char *strcpy(char *strDest, const char *strSrc)	// 实现 strSrc 到 strDest 的复制
{
    if (strDest == Null) || (strSrc == NULL)	// 判断参数 strDest 和 strSrc 的有效性
    {
        return NULL;
    }
    char *strDestCopy = strDest;	// 保存目标字符串的首地址
    while((*strDest++=*strSrc++ != '\0'));	// 把 strSrc 字符串的内容复制到 strDest 下

    return strDestCopy;
}

以 mem 开头的函数

以 mem 开头的函数以字符数组的方式操作对象，其主要目的是提供一个高效的函数接口。

math.h

头文件 math.h 中说明了数学函数和宏。

宏 EDOM 和 ERANGE (定义在头文件 error.h 中)是两个非 0 整常量，用于引发各个数学函数的定义域错误和值域错误; HUGE_VAL 是一个 double 类型的正数。当参数取值在函数的定义域之外时，就会出现定义域错误。在发生定义域错误时，全局变量 errno 的值被置为 EDOM，函数的返回值视具体实现而定。如果函数的结果不能用 double 类型表示，那么就会发生值域错误。当结果上溢时，函数返回 HUGE_VAL 并带有正确的符号(正负号)，errno 的值被置为 ERANGE。当结果下溢时，函数返回 0，而 errno 是否被设置为 ERANGE 视具体实现而定。

在下列函数中，x和y的类型为double，n的类型为int，所有函数的返回值的类型均为double。三角函数的角度用弧度表示。

stdlib.h

一个非常实用的标准库。头文件 stdlib.h 中定义了用于数值转换、内存分配以及具有其他相似任务的若干函数。

用于数值转换的函数

strtol是atoi的增强版，主要体现在这几方面：

• 不仅可以识别十进制整数，还可以识别其它进制的整数，取决于base参数，比如strtol("0XDEADbeE~~", NULL, 16)返回0xdeadbee的值，strtol("0777~~", NULL, 8)返回0777的值。
• endptr是一个传出参数，函数返回时指向后面未被识别的第一个字符。例如char *pos; strtol("123abc", &pos, 10);，strtol返回123，pos指向字符串中的字母a。如果字符串开头没有可识别的整数，例如char *pos; strtol("ABCabc", &pos, 10);，则strtol返回0，pos指向字符串开头，可以据此判断这种出错的情况，而这是atoi处理不了的。
• 如果字符串中的整数值超出long int的表示范围（上溢或下溢），则strtol返回它所能表示的最大（或最小）整数，并设置errno为ERANGE，例如strtol("0XDEADbeef~~", NULL, 16)返回0x7fffffff并设置errno为ERANGE。

示例：strtol的出错处理

回想一下使用fopen的套路if ( (fp = fopen(…)) == NULL) { 读取errno }，fopen在出错时会返回NULL，因此我们知道需要读errno，但strtol在成功调用时也可能返回0x7fffffff，我们如何知道需要读errno呢？最严谨的做法是首先把errno置0，再调用strtol，再查看errno是否变成了错误码。Man Page上有一个很好的例子：

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int base;
    char *endptr, *str;
    long val;

    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s str [base]\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    str = argv[1];
    base = (argc > 2) ? atoi(argv[2]) : 10;

    errno = 0;    /* To distinguish success/failure after call */
    val = strtol(str, &endptr, base);

    /* Check for various possible errors */

    if ((errno == ERANGE && (val == LONG_MAX || val == LONG_MIN))
        || (errno != 0 && val == 0)) {
        perror("strtol");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (endptr == str) {
        fprintf(stderr, "No digits were found\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* If we got here, strtol() successfully parsed a number */

    printf("strtol() returned %ld\n", val);

    if (*endptr != '\0')        /* Not necessarily an error... */
        printf("Further characters after number: %s\n", endptr);

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

用于产生随机数的函数

可以认为rand()在每次被调用的时候，它会查看：

1. 如果用户在此之前调用过srand(seed)，给seed指定了一个值，那么它会自动调用srand(seed)一次来初始化它的起始值。
2. 如果用户在此之前没有调用过srand(seed)，它会自动调用srand(1)一次。

一个常用的生成伪随机数的方法是结合time函数作为种子：

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#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h> /*用到了time函数，所以要有这个头文件*/
#define MAX 10
 
int main( void)
{
    int number[MAX] = {0};
    int i;
    srand((unsigned) time(NULL)); /*播种子*/
    for(i = 0; i < MAX; i++)
    {
        number[i] = rand() % 100; /*产生100以内的随机整数*/
        printf("%d ", number[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

用于内存分配的函数

用于控制程序执行的函数

用于环境交互的函数

其他实用函数

assert.h

assert 宏用于为程序增加诊断功能。

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void assert(int expression)

当assert(expression)执行时，如果表达式的值为0，那么 assert 宏将在标准出错输出流 stderr 输出一条如下所示的信息:

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Assertion failed: 表达式， file 文件名， line nnn

然后调用 abort 终止执行。其中的源文件名和行号来自于预处理程序宏 __FILE__ 和 __LINE__ 。

如果在头文件 assert.h 被包含时定义了宏 NDEBUG，那么宏 assert 将被忽略。

stdarg.h

头文件 stdarg.h 提供了依次处理含有未知数目和类型的函数参数列表的功能。

假设函数 f 含有可变数目的参数, lastarg 是它的最后一个有名参数,然后在 f 内说明一个类型为 va_list 的变量 ap，它将依次指向每个参数：

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va_list ap;

在访问任何未命名的参数前必须用 va_start 宏对 ap 进行初始化：

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va_start( va_list ap, lastarg);

此后，宏 va_arg 的每次执行将产生一个与下一个未命名的参数有相同类型和值的值，它同时还修改 ap，以使下一次使用 va_arg 时返回下一个参数：

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type va_arg(va_list ap, 类型);

当所有的参数被处理完毕之后 f 要退出执行以前，必须调用一次宏 va_end：

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void va_end(va_list ap);

setjump.h

头文件 setjmp.h 中的说明提供了一种避免通常的函数调用和返回顺序的途径，特别地，它允许立即从一个多层嵌套的函数调用中返回。

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int setjmp(jmp_buf env)
void longjmp(jmp_buf env, int val)

setjump

setjmp 宏用于把当前状态信息保存到 env 中，供以后 longjmp 函数恢复状态信息时使用。如果是直接调用 setjmp，那么返回值为 0；如果是由于调用 longjmp 而调用 setjmp，那么返回值非 0。

setjmp 只能在某些特定的情况下调用，如在if语句、 switch语句及循环语句的条件测试部分以及一些简单的关系表达式中：

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if (setjmp(env) == 0)
    /*直接调用setjmp时进行的处理*/
else
    /*由于调用longjmp函数而进行的处理*/

longjump

longjmp用于恢复由最近一次调用 setjmp 时所保存到 env 中的状态信息。当它执行完时，程序就像 setjmp 宏调用刚刚执行完并返回非 0 值val那样继续执行。包含 setjmp 宏调用的函数的执行不必已经终止。所有可访问的对象的值都与调用 longjmp 时相同，唯一的例外是，那些调用 setjmp 宏的函数中的非 volatile 自动变量如果在调用 setjmp 宏后有了改变，那么就变成未定义的。

signal.h

头文件 signal.h 中提供了一些用于处理程序运行期间所引发的异常条件的功能，如处理来源于外部的中断信号或程序执行期间出现的错误等异常事件。

signal

signal 用于确定处理以后的信号的方法。

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void (*signal(int sig, void (*handler)(int))) (int)

如果 handler 的值是 SIG_DFL ，那么就采用由实现定义的缺省行为；如果 handler 的值是 SIG_IGN，那么就忽略该信号；否则，调用 handler 所指向的函数(参数的类型为信号的类型)。有效的信号包括:

signal 对指定信号返回 handler 的前一个值；如果出现错误，那么返回值为SIG_ERR。当随后出现信号 sig 时，该信号被恢复为其缺省行为，然后调用信号处理函数，如(*handl er)(sig)。如果从信号处理程序中返回,那么程序就从发信号时的位置重新开始执行。

信号的初始状态由实现定义。

raise

raise用于向程序发送信号 sig。如果发送不成功,就返回一个非 0 值。

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int raise(int sig)

time.h

头文件 time.h 中说明了一些用于处理日期与时间的类型和函数。

头文件 time.h 中说明了一些用于处理日期与时间的类型和函数。其中的一部分函数用于处理当地时间，因为时区等原因，当地时间与日历时间可能不相同。 clock_t 和 time_t 是两个用于表示时间的算术类型，而 struct tm 则用于存放日历时间的各个成分。 tm 的各个成员的用途及取值范围如下:

其中，tm_is dst 在使用夏令时时其值为正，在不使用夏令时时其值为 0 。如果该信息不能使用，那么 tm_isd st 的值为负。

函数列表

strftime

strftime 函数用于根据 fomat 的值把结构 *tm 中的日期与时间信息转换成指定的格式并存储到 s 所指向的数组中。其中 fomat 类似于 printf 函数中的格式说明，它由 0 个或多个转换规格说明与普通字符组成。普通字符(包括终结行的空字符 \0 )都原封不动地拷贝到 s 中。每个 %c 按照下面所描述的格式用与当地环境相适应的值来替换。写到 s 中的字符数不得大于 max 。strftime函数返回实际写到s中的字符数(不包括空字符 \0)；如果所产生的字符数多于 max，该函数返回值为 0 。在 strftime 函数中可以使用的转换规格说明及其所表示的含义如下：

limits.h

头文件 limits.h 定义了一些于表示整类型大小的常量。以下所列的值是可接受的最小值，在实际系统中可以使用更大的值。

float.h

定义了与浮点算术运算相关的一些常量。下面列出的名字是 float.h 的一个子集，给出的每个值代表相应量的一个最小取值。各个实现可以定义适当的值。

其他一些非标准的C语言库

• Linux C 函数库
• GLib
• ccan
• APR