[嵌入式C][入门篇] 快速掌握基础5 （标准库）

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一、 简介

C 标准库是一组 C 内置函数、常量和头文件。
嵌入式软件常用： <stdio.h>、<stdint.h>、<string.h>、<stdlib.h>、<stdbool.h>、<math.h>等等。

二、 #include <stdio.h>

stdio .h 头文件定义了三个变量类型、一些宏和各种函数来执行输入和输出。

1. 库变量 (常用)

序号	变量	描述
1	size_t	这是无符号整数类型，它是 sizeof 关键字的结果。

2. 库宏（常用）

序号	宏	描述
1	NULL	这个宏是一个空指针常量的值。(常用)

3. 库函数 (常用）

序号	函数	描述
1	int sprintf(char *str, const char *format, …)	发送格式化输出到字符串。
2	int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, …)	格式字符串到 str 中。
3	int printf(const char *format, …)	发送格式化输出到标准输出。

三、 #include <stdint.h> 变量命名

名称	源头	描述
int8_t	char	字符
uint8_t	unsigned char	无符号字符
int16_t	short	短整型
uint16_t	unsigned short	无符号短整型
int32_t	int	整型
uint32_t	unsigned int	无符号整型
int64_t	long long	长整型
uint64_t	unsigned long long	无符号长整型

四、 #include <string.h> 字符串相关

定义了一个变量类型、一个宏和各种操作字符数组的函数。

1. 库变量 (常用)

序号	变量	描述
1	size_t	这是无符号整数类型，它是 sizeof 关键字的结果。

2. 库宏（常用）

序号	宏	描述
1	NULL	这个宏是一个空指针常量的值。

3. 库函数

序号	函数	描述	使用情况
1	void *memchr(const void *str, int c, size_t n)	在参数 str 所指向的字符串的前 n 个字节中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。
2	int memcmp(const void *str1, const void *str2, size_t n)	把 str1 和 str2 的前 n 个字节进行比较。	常用
3	void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)	从 src 复制 n 个字符到 dest。	常用
4	void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n)	另一个用于从 src 复制 n 个字符到 dest 的函数。支持内存重叠！	常用
5	void *memset(void *str, int c, size_t n)	复制字符 c（一个无符号字符）到参数 str 所指向的字符串的前 n 个字符。	常用
6	char *strcat(char *dest, const char *src)	把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾。	常用
7	char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n)	把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾，直到 n 字符长度为止。	常用
8	char *strchr(const char *str, int c)	在参数 str 所指向的字符串中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。
9	int strcmp(const char *str1, const char *str2)	把 str1 所指向的字符串和 str2 所指向的字符串进行比较。不安全。	常用
10	int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n)	把 str1 和 str2 进行比较，最多比较前 n 个字节。安全。	常用
11	int strcoll(const char *str1, const char *str2)	把 str1 和 str2 进行比较，结果取决于 LC_COLLATE 的位置设置。
12	char *strcpy(char *dest, const char *src)	把 src 所指向的字符串复制到 dest。不安全
13	char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)	把 src 所指向的字符串复制到 dest，最多复制 n 个字符。安全	常用
16	size_t strlen(const char *str)	计算字符串 str 的长度，直到空结束字符，但不包括空结束字符。	常用
18	char *strrchr(const char *str, int c)	在参数 str 所指向的字符串中搜索最后一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。
19	size_t strspn(const char *str1, const char *str2)	检索字符串 str1 中第一个不在字符串 str2 中出现的字符下标。
20	char *strstr(const char *haystack, const char *needle)	在字符串 haystack 中查找第一次出现字符串 needle（不包含空结束字符）的位置。	常用
21	char *strtok(char *str, const char *delim)	分解字符串 str 为一组字符串，delim 为分隔符。	常用

五、 #include <stdlib.h> 功能函数相关

序号	函数	描述
1	double atof(const char *str)	把参数 str 所指向的字符串转换为一个浮点数（类型为 double 型）。
2	int atoi(const char *str)	把参数 str 所指向的字符串转换为一个整数（类型为 int 型）。
3	long int atol(const char *str)	把参数 str 所指向的字符串转换为一个长整数（类型为 long int 型）。
4	double strtod(const char *str, char **endptr)	把参数 str 所指向的字符串转换为一个浮点数（类型为 double 型）。
5	long int strtol(const char *str, char **endptr, int base)	把参数 str 所指向的字符串转换为一个长整数（类型为 long int 型）。
6	unsigned long int strtoul(const char *str, char **endptr, int base)	把参数 str 所指向的字符串转换为一个无符号长整数（类型为 unsigned long int 型）。
7	void *calloc(size_t nitems, size_t size)	分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。(内存清零)
8	void free(void *ptr)	释放之前调用 calloc、malloc 或 realloc 所分配的内存空间。
9	void *malloc(size_t size)	分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针（内存内容随机）。
10	void *realloc(void *ptr, size_t size)	尝试重新调整之前调用 malloc 或 calloc 所分配的 ptr 所指向的内存块的大小。
11	void abort(void)	使一个异常程序终止。[Linux]
12	int atexit(void (*func)(void))	当程序正常终止时，调用指定的函数 func。[Linux]
13	void exit(int status)	使程序正常终止。[Linux]
14	char *getenv(const char *name)	搜索 name 所指向的环境字符串，并返回相关的值给字符串。[Linux]
15	int system(const char *string)	由 string 指定的命令传给要被命令处理器执行的主机环境。[Linux]
16	void *bsearch(const void *key, const void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *))	执行二分查找。
17	void qsort(void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void , const void))	数组排序。
18	int abs(int x)	返回 x 的绝对值。
19	div_t div(int numer, int denom)	分子除以分母。
20	long int labs(long int x)	返回 x 的绝对值。
21	ldiv_t ldiv(long int numer, long int denom)	分子除以分母。
22	int rand(void)	返回一个范围在 0 到 RAND_MAX 之间的伪随机数。
23	void srand(unsigned int seed)	初始化随机数发生器，seed一般是用time(NULL)。

六、 #include 布尔类型 (bool)

1. 库变量 (常用)

序号	变量	描述
1	bool	true false

七、 #include <math.h> 数学公式

序号	函数	描述
1	double acos(double x)	返回以弧度表示的 x 的反余弦。
2	double asin(double x)	返回以弧度表示的 x 的反正弦。
3	double atan(double x)	返回以弧度表示的 x 的反正切。
4	double atan2(double y, double x)	返回以弧度表示的 y/x 的反正切。y 和 x 的值的符号决定了正确的象限。
5	double cos(double x)	返回弧度角 x 的余弦。
6	double cosh(double x)	返回 x 的双曲余弦。
7	double sin(double x)	返回弧度角 x 的正弦。
8	double sinh(double x)	返回 x 的双曲正弦。
9	double tanh(double x)	返回 x 的双曲正切。
10	double exp(double x)	返回 e 的 x 次幂的值。
11	double frexp(double x, int *exponent)	把浮点数 x 分解成尾数和指数。返回值是尾数，并将指数存入 exponent 中。所得的值是 x = mantissa * 2 ^ exponent。
12	double ldexp(double x, int exponent)	返回 x 乘以 2 的 exponent 次幂。
13	double log(double x)	返回 x 的自然对数（基数为 e 的对数）。
14	double log10(double x)	返回 x 的常用对数（基数为 10 的对数）。
15	double modf(double x, double *integer)	返回值为小数部分（小数点后的部分），并设置 integer 为整数部分。
16	double pow(double x, double y)	返回 x 的 y 次幂。
17	double sqrt(double x)	返回 x 的平方根。
18	double ceil(double x)	返回大于或等于 x 的最小的整数值。
19	double fabs(double x)	返回 x 的绝对值。
20	double floor(double x)	返回小于或等于 x 的最大的整数值。
21	double fmod(double x, double y)	返回 x 除以 y 的余数。

八、 #include <limits.h> 各种变量类型的范围

1. 库宏（常用）

宏	值	描述
CHAR_BIT	8	定义一个字节的比特数。
SCHAR_MIN	-128	定义一个有符号字符的最小值。
SCHAR_MAX	127	定义一个有符号字符的最大值。
UCHAR_MAX	255	定义一个无符号字符的最大值。
CHAR_MIN	0	定义类型 char 的最小值，如果 char 表示负值，则它的值等于 SCHAR_MIN，否则等于 0。
CHAR_MAX	127	定义类型 char 的最大值，如果 char 表示负值，则它的值等于 SCHAR_MAX，否则等于 UCHAR_MAX。
MB_LEN_MAX	1	定义多字节字符中的最大字节数。
SHRT_MIN	-32768	定义一个短整型的最小值。
SHRT_MAX	+32767	定义一个短整型的最大值。
USHRT_MAX	65535	定义一个无符号短整型的最大值。
INT_MIN	-2147483648	定义一个整型的最小值。
INT_MAX	2147483647	定义一个整型的最大值。
UINT_MAX	4294967295	定义一个无符号整型的最大值。
LONG_MIN	-9223372036854775808	定义一个长整型的最小值。
LONG_MAX	9223372036854775807	定义一个长整型的最大值。
ULONG_MAX	1.8446744e+19	定义一个无符号长整型的最大值。

九、 #include <signal.h> 原子变量（中断和多线程）

定义了一个变量类型 sig_atomic_t，可实现同步操作。

1. 库变量 (常用)

序号	变量	描述
1	sig_atomic_t	这是 int 类型，在信号处理程序中作为变量使用。 它是一个对象的整数类型，该对象可以作为一个原子实体访问， 即使存在异步信号时，该对象可以作为一个原子实体访问。

2. 库宏（常用）

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

宏（参数func）	描述
SIG_DFL	默认的信号处理程序。
SIG_ERR	表示一个信号错误。
SIG_IGN	忽视信号。

宏（raise的参数）	描述
SIGABRT	程序异常终止。
SIGFPE	算术运算出错，如除数为 0 或溢出。
SIGILL	非法函数映象，如非法指令。
SIGINT	中断信号，如 ctrl-C。
SIGSEGV	非法访问存储器，如访问不存在的内存单元。
SIGTERM	发送给本程序的终止请求信号。

3. 库函数 (常用）

序号	函数	描述
1	void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int)	该函数设置一个函数来处理信号，即信号处理程序。
2	int raise(int sig)	该函数会促使生成信号 sig。sig 参数与 SIG 宏兼容。

十、 #include <stdarg.h> 可变参数

1. 库变量 (常用)

序号	变量	描述
1	va_list	这是一个适用于 va_start()、va_arg() 和 va_end() 这三个宏存储信息的类型。

2. 库函数 (常用）

序号	函数	描述
1	void va_start(va_list ap, last_arg)	这个宏初始化 ap 变量，它与 va_arg 和 va_end 宏是一起使用的。last_arg 是最后一个传递给函数的已知的固定参数，即省略号之前的参数。
2	type va_arg(va_list ap, type)	这个宏检索函数参数列表中类型为 type 的下一个参数。
3	void va_end(va_list ap)	这个宏允许使用了 va_start 宏的带有可变参数的函数返回。如果在从函数返回之前没有调用 va_end，则结果为未定义。

十一、 #include <time.h> 可变参数

1. 库变量 (常用)

序号	变量	描述
1	size_t	是无符号整数类型，它是 sizeof 关键字的结果。
2	clock_t	这是一个适合存储处理器时间的类型。
3	time_t is	这是一个适合存储日历时间的类型。
4	struct tm	这是一个用来保存时间和日期的结构。 struct tm { int tm_sec; // 秒，范围从 0 到 59 int tm_min; // 分，范围从 0 到 59 / int tm_hour; // 小时，范围从 0 到 23 int tm_mday; //一月中的第几天，范围从 1 到 31 int tm_mon; // 月，范围从 0 到 11 int tm_year; // 自 1900 年起的年数 int tm_wday; // 一周中的第几天，范围从 0 到 6 int tm_yday; // 一年中的第几天，范围从 0 到 365 int tm_isdst; // 夏令时 };

2. 库宏（常用）

宏（参数func）	描述
1	NULL
2	CLOCKS_PER_SEC

3. 库函数 (常用）

序号	函数	描述
1	char *asctime(const struct tm *timeptr)	返回一个指向字符串的指针，它代表了结构 timeptr 的日期和时间。
2	clock_t clock(void)	返回程序执行起（一般为程序的开头），处理器时钟所使用的时间。
3	char *ctime(const time_t *timer)	返回一个表示当地时间的字符串，当地时间是基于参数 timer。
4	double difftime(time_t time1, time_t time2)	返回 time1 和 time2 之间相差的秒数 (time1-time2)。
5	struct tm *gmtime(const time_t *timer)	timer 的值被分解为 tm 结构，并用协调世界时（UTC）也被称为格林尼治标准时间（GMT）表示。
6	struct tm *localtime(const time_t *timer)	timer 的值被分解为 tm 结构，并用本地时区表示。
7	time_t mktime(struct tm *timeptr)	把 timeptr 所指向的结构转换为一个依据本地时区的 time_t 值。
8	size_t strftime(char *str, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr)	根据 format 中定义的格式化规则，格式化结构 timeptr 表示的时间，并把它存储在 str 中。
9	time_t time(time_t *timer)	计算当前日历时间，并把它编码成 time_t 格式。