C语言函数与标准变化全解析

### C语言函数与标准变化全解析 #### 1. 数学函数 在C语言中，有一系列丰富的数学函数可供使用，这些函数能帮助我们完成各种复杂的数学计算。以下是一些常见数学函数的介绍： | 函数名 | 功能 | | ---- | ---- | | `sin(x)` | 计算x的正弦值 | | `cos(x)` | 计算x的余弦值 | | `tan(x)` | 计算x的正切值 | | `asin(x)` | 计算x的反正弦值，x范围为[-1,1]，结果范围为[-π/2,π/2] | | `acos(x)` | 计算x的反余弦值，x范围为[-1,1]，结果范围为[0,π] | | `atan(x)` | 计算x的反正切值，结果范围为[-π/2,π/2] | | `atan2(y,x)` | 计算y/x的反正切值，结果范围为[-π,π] | | `sinh(x)` | 计算x的双曲正弦值 | | `cosh(x)` | 计算x的双曲余弦值 | | `tanh(x)` | 计算x的双曲正切值 | | `exp(x)` | 计算指数函数e^x | | `log(x)` | 计算x的自然对数，x > 0 | | `log10(x)` | 计算x以10为底的对数，x > 0 | | `pow(x,y)` | 计算x的y次幂。若x = 0且y <= 0，或x < 0且y不是整数，会发生定义域错误 | | `sqrt(x)` | 计算x的平方根，x >= 0 | | `ceil(x)` | 返回不小于x的最小整数，以双精度浮点数形式返回 | | `floor(x)` | 返回不大于x的最大整数，以双精度浮点数形式返回 | | `fabs(x)` | 返回x的绝对值 | | `ldexp(x,n)` | 计算x * 2^n | | `frexp(x, int *ip)` | 将x分解为一个归一化分数（范围在[1/2,1)）和2的幂，归一化分数作为返回值，2的幂存储在*ip中。若x为0，结果的两部分都为0 | | `modf(x, double *ip)` | 将x分解为整数部分和小数部分，两部分与x符号相同。整数部分存储在*ip中，小数部分作为返回值 | | `fmod(x,y)` | 计算x/y的浮点余数，符号与x相同。若y为0，结果由实现定义 | #### 2. 实用函数（<stdlib.h>） `<stdlib.h>`头文件声明了用于数字转换、存储分配等任务的函数。以下是这些函数的详细介绍： - **数字转换函数**： - `double atof(const char *s)`：将字符串s转换为双精度浮点数，等同于`strtod(s, (char**)NULL)`。 - `int atoi(const char *s)`：将字符串s转换为整数，等同于`(int)strtol(s, (char**)NULL, 10)`。 - `long atol(const char *s)`：将字符串s转换为长整数，等同于`strtol(s, (char**)NULL, 10)`。 - `double strtod(const char *s, char **endp)`：将s的前缀转换为双精度浮点数，忽略前导空格。若endp不为NULL，将未转换后缀的指针存储在*endp中。若结果溢出，返回带正确符号的HUGE_VAL；若结果下溢，返回0。两种情况都会将errno设置为ERANGE。 - `long strtol(const char *s, char **endp, int base)`：将s的前缀转换为长整数，忽略前导空格。若base在2到36之间，假设输入以该进制书写。若base为0，进制为8、10或16；前导0表示八进制，前导0x或0X表示十六进制。字母表示10到base - 1的数字；十六进制允许前导0x或0X。若结果溢出，根据结果符号返回LONG_MAX或LONG_MIN，并将errno设置为ERANGE。 - `unsigned long strtoul(const char *s, char **endp, int base)`：与`strtol`类似，只是结果为无符号长整数，错误值为ULONG_MAX。 - **随机数函数**： - `int rand(void)`：返回一个范围在0到RAND_MAX（至少为32767）的伪随机整数。 - `void srand(unsigned int seed)`：使用seed作为新的伪随机数序列的种子，初始种子为1。 - **内存分配函数**： - `void *calloc(size_t nobj, size_t size)`：返回一个指向nobj个对象数组的指针，每个对象大小为size。若请求无法满足，返回NULL。分配的空间初始化为零字节。 - `void *malloc(size_t size)`：返回一个指向大小为size的对象的指针。若请求无法满足，返回NULL。分配的空间未初始化。 - `void *realloc(void *p, size_t size)`：将p指向的对象大小更改为size。内容在新旧大小的最小值范围内保持不变。若新大小更大，新空间未初始化。返回指向新空间的指针，若请求无法满足，返回NULL，此时*p不变。 - `void free(void *p)`：释放p指向的空间。若p为NULL，不做任何操作。p必须是之前由`calloc`、`malloc`或`realloc`分配的空间的指针。 - **程序控制函数**： - `void abort(void)`：导致程序异常终止，就像调用`raise(SIGABRT)`一样。 - `void exit(int status)`：导致程序正常终止。按注册的逆序调用`atexit`函数，刷新打开的文件，关闭打开的流，并将控制权返回给环境。状态如何返回给环境由实现定义，但零表示成功终止。也可以使用`EXIT_SUCCESS`和`EXIT_FAILURE`。 - `int atexit(void (*fcn)(void))`：注册函数fcn，在程序正常终止时调用。若注册失败，返回非零值。 - `int system(const char *s)`：将字符串s传递给环境执行。若s为NULL，若有命令处理器，返回非零值。若s不为NULL，返回值由实现定义。 - `char *getenv(const char *name)`：返回与name关联的环境字符串，若不存在，返回NULL。具体细节由实现定义。 - **搜索和排序函数**： - `void *bsearch(const void *key, const void *base, size_t n, size_t size, int (*cmp)(const void *keyval, const void *datum))`：在`base[0]...base[n - 1]`中搜索与*key匹配的项。比较函数`cmp`在第一个参数（搜索键）小于第二个参数（表项）时返回负数，相等时返回零，大于时返回正数。数组`base`中的项必须按升序排列。若找到匹配项，返回指向该项的指针；否则返回NULL。 - `void qsort(void *base, size_t n, size_t size, int (*cmp)(const void *, const void *))`：将`base[0]...base[n - 1]`的对象数组按升序排序。比较函数`cmp`与`bsearch`中的相同。 - **其他函数**： - `int abs(int n)`：返回整数n的绝对值。 - `long labs(long n)`：返回长整数n的绝对值。 - `div_t div(int num, int denom)`：计算`num/denom`的商和余数，结果存储在`div_t`类型结构的`quot`和`rem`成员中。 - `ldiv_t ldiv(long num, long denom)`：计算`num/denom`的商和余数，结果存储在`ldiv_t`类型结构的`quot`和`rem`成员中。 #### 3. 诊断函数（<assert.h>） `assert`宏用于向程序添加诊断信息： ```c void assert(int expression) ``` 当执行`assert(expression)`时，如果`expression`为零，`assert`宏将在标准错误输出上打印一条消息，例如： ``` Assertion failed: expression, file filename, line nnn ``` 然后调用`abort`终止执行。源文件名和行号来自预处理器宏`__FILE__`和`__LINE__`。如果在包含`<assert.h>`时定义了`NDEBUG`，`assert`宏将被忽略。 #### 4. 可变参数列表（<stdarg.h>） `<stdarg.h>`头文件提供了遍历未知数量和类型的函数参数列表的功能。假设`lastarg`是具有可变数量参数的函数`f`的最后一个命名参数。在`f`中声明一个`va_list`类型的变量，它将依次指向每个参数： ```c va_list ap; ``` 在访问任何未命名参数