c 语言stdlib.h介绍

stdlib.h介绍

stdlib.h 是 C 语言的标准库头文件，它包含了许多与内存分配、随机数生成、字符串转换和其他常用函数相关的函数原型和宏定义。

内存管理函数

  • malloc()：用于分配指定字节数的内存空间。
void* malloc(size_t size);

其中，size 参数表示要分配的内存大小（以字节为单位）。malloc 函数会尝试在堆上分配足够大小的内存块，并返回一个指向该内存块的指针。如果分配成功，则返回的指针是有效的；如果分配失败，则返回 NULL。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int* ptr;int num_elements = 5;// 动态分配具有 5 个 int 元素的内存空间ptr = (int*)malloc(num_elements * sizeof(int));if (ptr != NULL) {// 分配成功，使用分配的内存空间for (int i = 0; i < num_elements; i++) {ptr[i] = i + 1;}// 打印数组元素for (int i = 0; i < num_elements; i++) {printf("%d ", ptr[i]);}// 释放内存空间free(ptr);} else {// 分配失败printf("内存分配失败\n");}return 0;
}
  • calloc()：用于分配指定数量的元素，并将它们初始化为零。它类似于 malloc 函数，但在分配内存后会将分配的内存空间初始化为零值。
void* calloc(size_t num, size_t size);

其中，num 参数表示要分配的元素数量，size 参数表示每个元素的大小（以字节为单位）。calloc 函数会尝试在堆上分配足够大小的内存块，并将其初始化为零。然后，它会返回一个指向该内存块的指针。如果分配成功，则返回的指针是有效的；如果分配失败，则返回 NULL。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int* ptr;int num_elements = 5;// 分配具有 5 个 int 元素的内存空间，并初始化为零ptr = (int*)calloc(num_elements, sizeof(int));if (ptr != NULL) {// 分配成功，使用分配的内存空间for (int i = 0; i < num_elements; i++) {printf("%d ", ptr[i]);}// 释放内存空间free(ptr);} else {// 分配失败printf("内存分配失败\n");}return 0;
}
  • realloc()：用于重新分配已分配内存的大小。它可以修改之前由 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的大小。
void* realloc(void* ptr, size_t size);

其中，ptr 是之前分配的内存块的指针，size 是重新分配的大小（以字节为单位）。realloc 函数会尝试重新分配大小为 size 的内存块，并返回一个指向新分配内存的指针。如果分配成功，则返回的指针是有效的；如果分配失败，则返回 NULL。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int* ptr;int num_elements = 5;// 分配具有 5 个 int 元素的内存空间ptr = (int*)malloc(num_elements * sizeof(int));if (ptr != NULL) {// 分配成功，使用分配的内存空间for (int i = 0; i < num_elements; i++) {ptr[i] = i + 1;}// 打印数组元素for (int i = 0; i < num_elements; i++) {printf("%d ", ptr[i]);}// 重新分配内存大小为 10 个 int 元素int new_num_elements = 10;ptr = (int*)realloc(ptr, new_num_elements * sizeof(int));if (ptr != NULL) {// 重新分配成功，继续使用分配的内存空间for (int i = num_elements; i < new_num_elements; i++) {ptr[i] = i + 1;}// 打印重新分配后的数组元素for (int i = 0; i < new_num_elements; i++) {printf("%d ", ptr[i]);}} else {// 重新分配失败printf("内存重新分配失败\n");}// 释放内存空间free(ptr);} else {// 分配失败printf("内存分配失败\n");}return 0;
}
  • free()：用于释放之前分配的内存空间。它用于将之前由 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存返回给系统，以便供其他程序使用。
void free(void* ptr);

其中，ptr 是指向要释放的内存块的指针。通过调用 free 函数，可以将该内存块释放回系统。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int* ptr;int num_elements = 5;// 动态分配具有 5 个 int 元素的内存空间ptr = (int*)malloc(num_elements * sizeof(int));if (ptr != NULL) {// 分配成功，使用分配的内存空间for (int i = 0; i < num_elements; i++) {ptr[i] = i + 1;}// 打印数组元素for (int i = 0; i < num_elements; i++) {printf("%d ", ptr[i]);}// 释放内存空间free(ptr);} else {// 分配失败printf("内存分配失败\n");}return 0;
}

随机数函数

  • rand()：生成一个伪随机数。它可以用于生成范围在 0 到 RAND_MAX 之间的整数。
int rand(void);

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>int main() {// 设置随机数种子srand(time(NULL));// 生成随机数int random_number = rand();printf("随机数: %d\n", random_number);return 0;
}
  • srand()：用于设置随机数生成器的种子。它作用于 rand 函数，可以通过设置不同的种子值来产生不同的伪随机数序列。
void srand(unsigned int seed);

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>int main() {// 设置随机数种子为固定值 42srand(42);// 生成随机数int random_number = rand();printf("随机数: %d\n", random_number);return 0;
}

在上述代码中，我们调用 srand(42) 来设置随机数种子为固定值 42。这意味着每次运行程序时，通过调用 rand 函数生成的随机数序列都是相同的。

字符串转换函数

  • atoi()：将字符串转换为整数。atoi 函数会忽略字符串中的空白字符，然后将有效的数字部分转换为整数。
int atoi(const char* str);

其中，str 是一个以null 结尾的字符串，表示要转换为整数的输入字符串。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {const char* str = "12345";int number = atoi(str);printf("转换后的整数: %d\n", number);return 0;
}

在上述代码中，我们将字符串 "12345" 赋给 str 变量，并使用 atoi 函数将其转换为整数。转换后的整数值存储在 number 变量中。
如果字符串无法转换为有效的整数，atoi 函数将返回 0。此外，atoi 函数没有提供错误检查机制，因此在使用 atoi 函数之前，应确保输入字符串符合要求，否则可能导致不可预测的结果。

  • atof()：将字符串转换为浮点数。atof 函数会忽略字符串中的空白字符，然后将有效的数字部分转换为浮点数。
double atof(const char* str);

其中，str 是一个以 null 结尾的字符串，表示要转换为浮点数的输入字符串。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {const char* str = "3.14";double number = atof(str);printf("转换后的浮点数: %f\n", number);return 0;
}

在上述代码中，我们将字符串"3.14"赋给 str 变量，并使用 atof 函数将其转换为浮点数。转换后的浮点数值存储在 number 变量中。
如果字符串无法转换为有效的浮点数，atof 函数将返回 0.0。此外，atof 函数没有提供错误检查机制，因此在使用 atof 函数之前，应确保输入字符串符合要求，否则可能导致不可预测的结果。

  • itoa()：将整数转换为字符串。itoa 并不是标准库函数。itoa 是一个非标准的函数，它在某些编译器和库中提供，用于将整数转换为对应的字符串表示。
#include <stdio.h>int main() {int number = 12345;char str[20];sprintf(str, "%d", number);printf("转换后的字符串: %s\n", str);return 0;
}

在上述代码中，我们将整数 12345 赋给 number 变量，并声明一个足够大的字符数组 str 作为字符串缓冲区。

如果您需要更灵活和安全的整数转换到字符串的方法，可以考虑使用第三方库，如 libcurl 或 glib 中提供的函数。

环境控制函数

  • system()：是一个标准库函数，用于执行操作系统命令。它允许在程序中调用外部命令，并在操作系统中执行该命令。
int system(const char* command);

其中，command 是一个以 null 结尾的字符串，表示要执行的命令。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {const char* command = "ls -l";int result = system(command);if (result == -1) {printf("命令执行失败\n");} else {printf("命令执行成功\n");}return 0;
}

我们将字符串 "ls -l" 赋给 command 变量，表示要执行的命令是列出当前目录的详细信息。

system 函数的使用可能因操作系统而异。在不同的操作系统上，system 函数可能有不同的行为和限制。此外，使用 system 函数时应注意潜在的安全风险，尤其是在接受用户输入的情况下，应避免直接将用户提供的字符串作为命令参数传递给 system 函数，以防止命令注入等安全问题。

其他函数

  • exit()：用于终止程序的执行并返回到操作系统。
  • abs()：返回一个整数的绝对值。
  • labs()：返回一个长整数的绝对值。

此外，stdlib.h 还定义了一些宏，如 NULL（表示空指针）和 EXIT_SUCCESS、EXIT_FAILURE（表示程序成功或失败的退出状态）。

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