《C语言中的预定义函数有哪些？》
在C语言编程中，预定义函数（或称为标准库函数）是开发者无需手动实现即可直接调用的核心工具。这些函数由C标准库提供，覆盖了输入输出、字符串处理、数学运算、内存管理、时间日期等基础功能。掌握预定义函数不仅能显著提升开发效率，还能避免重复造轮子。本文将系统梳理C语言中常用的预定义函数分类、使用场景及代码示例，帮助读者构建完整的函数知识体系。
一、标准输入输出函数（stdio.h）
标准输入输出库（stdio.h）是C语言最基础的库之一，提供了控制台输入输出的核心函数。
1. 格式化输入输出
printf() 和 scanf() 是最常用的格式化函数，支持多种数据类型的输出和输入。
#include
int main() {
int age;
float height;
printf("请输入年龄和身高（用空格分隔）：");
scanf("%d %f", &age, &height);
printf("年龄：%d岁，身高：%.2f米\n", age, height);
return 0;
} 格式说明符：
- %d：十进制整数
- %f：浮点数
- %c：单个字符
- %s：字符串
- %p：指针地址
2. 单字符输入输出
getchar() 和 putchar() 用于单字符的输入输出，常用于简单交互场景。
#include
int main() {
char ch;
printf("输入一个字符：");
ch = getchar();
putchar('你输入的是：');
putchar(ch);
putchar('\n');
return 0;
} 3. 字符串输入输出
gets() 和 puts() 用于字符串的输入输出（注意：gets() 因安全性问题已被弃用，推荐使用 fgets()）。
#include
int main() {
char str[100];
printf("输入一行文本：");
fgets(str, sizeof(str), stdin); // 安全替代方案
printf("输出文本：");
puts(str);
return 0;
} 二、字符串处理函数（string.h）
字符串处理是C语言编程中的高频操作，string.h 提供了丰富的字符串操作函数。
1. 字符串长度与复制
strlen() 计算字符串长度（不含终止符），strcpy() 和 strncpy() 实现字符串复制。
#include
#include
int main() {
char src[] = "Hello";
char dest[20];
printf("源字符串长度：%zu\n", strlen(src));
strcpy(dest, src);
printf("复制后：%s\n", dest);
return 0;
} 2. 字符串连接与比较
strcat() 连接字符串，strcmp() 比较字符串（返回0表示相等）。
#include
#include
int main() {
char str1[20] = "Hello";
char str2[] = " World";
strcat(str1, str2);
printf("连接后：%s\n", str1);
if (strcmp(str1, "Hello World") == 0) {
printf("字符串相等\n");
}
return 0;
} 3. 字符串查找与分割
strchr() 查找字符首次出现位置，strstr() 查找子串。
#include
#include
int main() {
char str[] = "example.com";
char *ptr = strchr(str, '.');
if (ptr) {
printf("域名后缀位置：%ld\n", ptr - str);
}
ptr = strstr(str, "amp");
if (ptr) {
printf("找到子串：%s\n", ptr);
}
return 0;
} 三、数学函数（math.h）
数学库（math.h）提供了丰富的数学运算函数，包括三角函数、指数对数、幂运算等。
1. 基础数学运算
sqrt() 计算平方根，pow() 计算幂次，fabs() 计算绝对值。
#include
#include
int main() {
double x = 16.0;
printf("平方根：%.2f\n", sqrt(x));
printf("2的5次方：%.2f\n", pow(2, 5));
printf("-3.5的绝对值：%.2f\n", fabs(-3.5));
return 0;
} 2. 三角函数
sin()、cos()、tan() 分别计算正弦、余弦、正切值（参数为弧度）。
#include
#include
#define PI 3.1415926
int main() {
double angle = 30.0 * PI / 180.0; // 转换为弧度
printf("sin(30°)：%.2f\n", sin(angle));
printf("cos(30°)：%.2f\n", cos(angle));
return 0;
} 3. 随机数生成
rand() 生成伪随机数，srand() 初始化随机数种子。
#include
#include
#include
int main() {
srand(time(NULL)); // 用当前时间初始化种子
for (int i = 0; i 四、内存管理函数（stdlib.h）
内存管理是C语言的核心特性之一，stdlib.h 提供了动态内存分配和释放的函数。
1. 动态内存分配
malloc() 分配未初始化的内存，calloc() 分配并初始化为0，realloc() 调整已分配内存大小。
#include
#include
int main() {
int *arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
printf("内存分配失败\n");
return 1;
}
for (int i = 0; i 2. 内存释放
free() 释放动态分配的内存，避免内存泄漏。
#include
#include
int main() {
char *str = (char*)malloc(20 * sizeof(char));
if (str == NULL) {
printf("内存分配失败\n");
return 1;
}
strcpy(str, "Hello, Dynamic Memory!");
printf("%s\n", str);
free(str); // 必须释放
return 0;
} 五、时间日期函数（time.h）
时间日期函数用于获取和处理系统时间，常用于日志记录、性能统计等场景。
1. 获取当前时间
time() 获取当前时间戳，localtime() 转换为本地时间结构体。
#include
#include
int main() {
time_t rawtime;
struct tm *timeinfo;
time(&rawtime);
timeinfo = localtime(&rawtime);
printf("当前时间：%s", asctime(timeinfo));
return 0;
} 2. 格式化时间输出
strftime() 自定义时间格式输出。
#include
#include
int main() {
time_t rawtime;
struct tm *timeinfo;
char buffer[80];
time(&rawtime);
timeinfo = localtime(&rawtime);
strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", timeinfo);
printf("格式化时间：%s\n", buffer);
return 0;
} 六、文件操作函数（stdio.h）
文件操作是C语言处理外部数据的基础，stdio.h 提供了完整的文件读写函数。
1. 文件打开与关闭
fopen() 打开文件，fclose() 关闭文件。
#include
int main() {
FILE *fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL) {
printf("文件打开失败\n");
return 1;
}
fprintf(fp, "这是写入文件的内容\n");
fclose(fp);
return 0;
} 2. 文件读写操作
fread() 和 fwrite() 用于二进制文件读写，fgets() 和 fputs() 用于文本文件读写。
#include
int main() {
// 写入文件
FILE *fp_write = fopen("data.bin", "wb");
if (fp_write == NULL) {
printf("写入文件打开失败\n");
return 1;
}
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
fwrite(data, sizeof(int), 5, fp_write);
fclose(fp_write);
// 读取文件
FILE *fp_read = fopen("data.bin", "rb");
if (fp_read == NULL) {
printf("读取文件打开失败\n");
return 1;
}
int read_data[5];
fread(read_data, sizeof(int), 5, fp_read);
for (int i = 0; i 七、进程控制函数（stdlib.h）
进程控制函数用于程序终止、环境变量访问等系统级操作。
1. 程序终止
exit() 正常终止程序，abort() 异常终止程序。
#include
#include
int main() {
printf("程序开始\n");
if (1) { // 模拟条件
printf("正常退出\n");
exit(0); // 返回0表示成功
}
printf("这行不会执行\n");
return 0;
} 2. 环境变量访问
getenv() 获取环境变量值。
#include
#include
int main() {
char *path = getenv("PATH");
if (path != NULL) {
printf("PATH环境变量：%s\n", path);
} else {
printf("未找到PATH环境变量\n");
}
return 0;
} 八、其他常用函数
1. 类型转换函数
atoi() 将字符串转换为整数，atof() 将字符串转换为浮点数。
#include
#include
int main() {
char str_int[] = "123";
char str_float[] = "3.14";
int num = atoi(str_int);
double fnum = atof(str_float);
printf("整数：%d\n", num);
printf("浮点数：%.2f\n", fnum);
return 0;
} 2. 排序与搜索函数
qsort() 快速排序，bsearch() 二分查找（需配合比较函数）。
#include
#include
int compare(const void *a, const void *b) {
return (*(int*)a - *(int*)b);
}
int main() {
int arr[] = {5, 2, 8, 1, 9};
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
qsort(arr, n, sizeof(int), compare);
printf("排序后：");
for (int i = 0; i 九、总结与最佳实践
C语言的预定义函数覆盖了编程的各个方面，合理使用这些函数能显著提升开发效率。在实际开发中，应注意以下几点：
- 包含正确的头文件（如stdio.h、math.h等）
- 检查函数返回值（如文件操作、内存分配）
- 避免使用已弃用的函数（如gets()）
- 注意内存管理（及时释放动态分配的内存）
- 理解函数的参数和返回值类型
通过系统学习和实践这些预定义函数，开发者可以更高效地完成C语言编程任务，同时为后续学习更复杂的编程概念打下坚实基础。
关键词：C语言预定义函数、stdio.h、string.h、math.h、stdlib.h、time.h、输入输出、字符串处理、数学运算、内存管理、时间日期、文件操作、进程控制
简介：本文全面梳理了C语言中的预定义函数，涵盖标准输入输出、字符串处理、数学运算、内存管理、时间日期、文件操作及进程控制等核心模块。通过代码示例和详细解释，帮助读者掌握常用预定义函数的使用方法，提升C语言编程效率。
