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【C语言教程】【常用类库】（七）标准实用工具库 - ＜stdlib.h＞

news 2025/6/9 18:35:04

7. 标准实用工具库 - `<stdlib.h>`

在《C语言标准库》中，<stdlib.h>是一个非常重要的头文件，它提供了多种实用程序函数，包括内存分配、随机数生成、字符串转换、程序环境控制等。以下我们将详细介绍其中的几个关键部分。

7.1. 转换函数

7.1.1. 字符串到数字转换

atoi: 将字符串转换为整数。
atof: 将字符串转换为浮点数。
strtol: 将字符串转换为长整数，支持指定进制。
strtod: 将字符串转换为双精度浮点数。

使用场景及注意事项：

这些函数在处理用户输入时非常有用，但是需要注意输入格式的合法性以及错误处理，例如atoi遇到非法输入时可能返回0，这与输入字符串实际为“0”无法区分。因此更推荐使用strtol和strtod，它们提供了更好的错误信息。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {const char *str1 = "12345";const char *str2 = "3.14159";int num1 = atoi(str1);  // 使用 atoidouble num2 = atof(str2); // 使用 atofprintf("Converted integer: %d\n", num1);printf("Converted double: %.2f\n", num2);return 0;
}

7.1.2. 数字到字符串

itoa: 将整数转换为字符串（需要自定义实现）。
ftoa: 将浮点数转换为字符串（需要自定义实现）。

自定义实现示例：

itoa 和 ftoa 常用于格式化数字以便输出，如将统计信息、传感器读取结果等以字符串形式呈现。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void itoa_custom(int num, char *str, int base) {// 自定义实现的 itoa 函数sprintf(str, "%d", num);
}void ftoa_custom(double num, char *str, int precision) {// 自定义实现的 ftoa 函数sprintf(str, "%.*f", precision, num);
}int main() {char str1[20];char str2[20];itoa_custom(12345, str1, 10);ftoa_custom(3.14159, str2, 2);printf("Integer to string: %s\n", str1);printf("Float to string: %s\n", str2);return 0;
}

7.2. 伪随机数生成

7.2.1. `rand` 和 `srand`

rand: 生成一个伪随机数。
srand: 设置随机数生成器的种子。

应用场景：

多用于模拟实验、随机化算法和游戏开发等领域。需要注意的是，由于rand产生的是伪随机数，因此设置良好的种子（通常使用srand初始化）对于生成更随机的序列很重要。

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

7.2.2. 生成均匀分布的随机数示例

可以进一步通过求模运算将随机数限制在某个范围内，并保证每个数出现的概率相同。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>int main() {srand(time(0));int lower = 1, upper = 100;int random_number = (rand() % (upper - lower + 1)) + lower; // 在1到100之间printf("Uniformly distributed random number between %d and %d: %d\n", lower, upper, random_number);return 0;
}

7.3. 环境控制函数

7.3.1. 获取环境变量：`getenv`

getenv: 获取环境变量的值，用于读取系统配置等信息。例如可以用来了解操作系统的特性、路径配置等。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {char *path = getenv("PATH");if (path != NULL) {printf("Path: %s\n", path);} else {printf("No PATH variable found!\n");}return 0;
}

7.3.2. 程序终止：`exit`, `abort`

exit: 正常终止程序，并返回状态码供调用者判别。
abort: 异常终止程序，通常用于在程序遇到不可恢复错误时使用。

提示：

使用exit进行程序正常退出时，可以确保进行必要的清理操作，比如关闭打开的文件。
abort会立即终止程序执行，不保证缓冲区完全刷新，因此通常用于调试场景。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void func() {printf("Function called\n");exit(1);  // 正常退出并返回状态 1
}int main() {func();printf("This line will not be executed.\n"); // 由于exit，这一行将不执行return 0;
}