C语言常用库函数

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Intro

最近发现一个问题，做题的时候，不管有的没的，要用的函数全靠自己写，写来写去也懒得去管到底有没有那个库函数了…这样不太好，日后还不是得把自己累死，还是得善于利用东西才行（又为自己偷懒找借口🤣）。于是，这篇文章就用来记录C中常用的一些库函数，以免日后又忘记了。

stdlib.h

stdlib.h即standard library标准库头文件，这个头文件内有很多有用的工具函数。

qsort

qsort函数是C语言自带的排序函数，采用排序方法是快速排序，其声明位于头文件stdlib.h中，貌似快速排序是实际使用效果最好的几种排序方法之一。

Function Prototype

函数原型如下：

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void qsort(void *base, size_t num, size_t size, int (*compare)(const void *, const void *));

参数说明：

base指向数组的起始地址，通常会传入一个数组名

num表示该数组元素的个数

size表示数组中每个元素的大小（字节数）

(*compare)(const void*, const void*)为指向比较函数的函数指针，决定了排序顺序

Compare Function

qsort函数声明中的compare参数是一个指针，指向一个比较两个元素的函数。比较函数的原型应该是int compare(const void *a, const void *b);，注意这个函数的形参是const void *型，也就是说，是不限制参数指针类型的，并且，返回值是int型的。
qsort函数在使用compare函数指针调用compare比较函数时，传入的实参是没有限定指针类型的。一般而言，compare函数按照下面的代码来写：

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int compare(const void *a, const void *b)
{
    if(*(int*)a < *(int*)b) return -1;
    if(*(int*)a == *(int*)b) return 0;
    if(*(int*)a > *(int*)b) return 1;
}

从上面的代码可以看出，指针a和b在传入到compare比较函数内后，先进行了指针类型的强转操作，然后再分别对强转后的a和b指针进行解引用，并做差来判断*a和*b的大小，根据三种不同的情况返回三个值，分别对应以下三种情况：

(*a)所指向元素会被排在*(b)所指向元素之前

(*a)所指向元素和*(b)所指向元素之间顺序不确定

(*a)所指向元素会被排在*(b)所指向元素之后

Examples

对普通int型数组进行排序时：

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

int compare(const void *a, const void *b)
{
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int i, array[8] = {30, 52, 11, 29, 58, 3, 88, 60};
    qsort(array, 8, sizeof(array[0]), compare);
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    return 0;
}
/*
Print: 3 11 29 30 52 58 60 88
if '(*(int*)b - *(int*)a)' replaces '(*(int*)a - *(int*)b)'
then Print: 88 60 58 52 30 29 11 3
*/

对其他类型的数组而言，使用方法也大致如此，对字符串数组（即二维字符数组）使用时，可以将比较函数这样写：

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int compare(const void *a, const void *b)
{
    return (strcmp((char*)a, (char*)b));
}

配合strcmp函数使用就会很方便。
另外，快速排序是不稳定的排序算法，对于结构体而言，当两个元素的值相等时，经过快速排序后，其相对位置可能发生了改变，这就导致结构体排序完成之后，输出结果不对（但是序列有序无误），为了避免这种情况，需要在结构体内新增一个标记位，当两个结构体值相等时，比较标志位的大小，从而保持二者相对位置不发生改变。

ctype.h

ctype.h这个头文件全称应该是character type吧，因为其内部定义了一批 C 语言字符分类函数，用于测试字符是否属于特定的字符类别。这些函数实现起来都不难，再重复造轮子就有点划不来了。

在 C 语言中，对于一个字符变量而言，其本质依然是整型变量，所以下面函数形参类型就直接用int了。换句话来讲，这些函数的实现原理应该就是直接与 ASCII 码进行比较。

isalpha

这个函数用于判断传入的字符是否是字母（包含大小写）。
函数原型：

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int isalpha(int ch);

若传入的字符是字母，则返回非零，若不是则返回0。

isdigit

这个函数用于判断传入的字符是否是罗马数字（0-9）。
函数原型：

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int isdigit(int ch);

若传入的字符是数字，则返回非零，若不是则返回0。

isxdigit

这个函数用于判断传入的字符是否是十六进制字符（0-9、A-Z、a-z）。
函数原型：

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int isxdigit(int ch);

若传入的字符是十六进制字符，则返回非零，若不是则返回0。

islower

这个函数用于判断传入的字符是否是小写字母（a-z）。
函数原型：

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int islower(int ch);

若传入的字符是小写字母，则返回非零，若不是则返回0。

isupper

这个函数用于判断传入的字符是否是大写字母（A-Z）。
函数原型：

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int isupper(int ch);

若传入的字符是大写字母，则返回非零，若不是则返回0。

tolower

这个函数用于将传入的字符转换为小写字母。
函数原型：

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int tolower(int ch);

返回值为所传入字符变量的小写字母。

toupper

这个函数用于将传入的字符转换为大写字母。
函数原型：

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int tolower(int ch);

返回值为所传入字符变量的大写字母。

isalnum

这个函数用于判断传入的字符是否是字母或数字。
函数原型：

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int isalnum(int ch);

若传入的字符是字母或数字，则返回非零，若不是则返回0。

string.h

strcpy

这个函数用于拷贝字符串。
函数原型：

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char *strcpy(char *dest, char *src);

需要注意的是 dest 数组必须要足够大，不然可能会造成缓冲溢出的情况。

math.h

ceil

返回不小于 x 的最小整数（向上取整），函数原型：

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double ceil(double x);

floor

返回不大于 x 的最大整数（向下取整），函数原型：

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double floor(double x);

round

返回 x 的四舍五入整数值，函数原型：

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double round(double x);

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