时间轴

2025-07-19

init

数据类型

常见整数的范围

数据类型 字节数 十进制取值范围 科学计数法表示（约）
char 1 -128 ~ 127 -1.28×10² ~ 1.27×10²
unsigned char 1 0 ~ 255 0 ~ 2.55×10²
short 2 -32,768 ~ 32,767 -3.28×10⁴ ~ 3.27×10⁴
unsigned short 2 0 ~ 65,535 0 ~ 6.55×10⁴
int 4 -2,147,483,648 ~ 2,147,483,647 -2.15×10⁹ ~ 2.15×10⁹
unsigned int 4 0 ~ 4,294,967,295 0 ~ 4.29×10⁹
long (Linux 64 位) 8 -9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807 ±9.22×10¹⁸
unsigned long 8 0 ~ 18,446,744,073,709,551,615 0 ~ 1.84×10¹⁹
long long 8 -9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807 ±9.22×10¹⁸
unsigned long long 8 0 ~ 18,446,744,073,709,551,615 0 ~ 1.84×10¹⁹
  • long 的字节数在 不同平台上可能不同，如在 64 位 Linux 系统上通常为 8 字节。
  • 实际大小和范围由编译器及目标平台的 data model 决定，如 LP64（Linux）/LLP64（Windows）

库函数

输入输出

getline

getline() 的返回值是读取的字符数(包括换行符)

参数 含义
char **lineptr 指向一个 char* 指针（用来存储读入的字符串，函数内部会自动分配/扩展内存）
size_t *n 指向缓冲区大小（初始为 0），函数根据需要动态分配/扩展内存
FILE *stream 输入流，例如 stdin、文件句柄等

返回值

  • 成功：返回读取到的字符数（包括换行符 \n，但不包括终止符 \0）
  • 失败：返回 -1，并设置 errno

使用 getline 需要包含 GNU 扩展定义的 和 ，但更关键的是在 某些非 POSIX 平台（如 Windows 或老标准 C 编译器） 中，getline() 并不是标准 C 函数。
综合解决方法（适用于 Linux/GCC 环境）：
确保你包含了以下头文件：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
// 可选：启用 GNU 扩展
#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 使用strcspn
#include <string.h>

// 定义了 ssize_t 类型（带符号的 size_t），常用于 read, write, getline, readlink 等函数的返回值
// 是 POSIX 标准的一部分，不是 C 标准库的一部分，所以在 GNU/Linux 平台使用 POSIX API 时必须包含
#include <unistd.h>

示例：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
#define _GNU_SOURCE         // 启用 getline 所需的 GNU 扩展
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>          // 提供 errno
#include <string.h>         // 提供 strerror()

int main() {
    char *line = NULL;
    size_t len = 0;
    ssize_t nread;

    printf("请输入一行文本（按 Ctrl+D 或 Ctrl+Z + Enter 结束）：\n");

    errno = 0;  // 使用前清零
    nread = getline(&line, &len, stdin);

    if (nread == -1) {
        if (feof(stdin)) {
            printf("输入结束（EOF）\n");
        } else {
            // 打印 errno 的值和对应信息
            fprintf(stderr, "getline 失败，errno = %d: %s\n", errno, strerror(errno));
        }
        free(line);
        return 1;
    }

    printf("读取了 %zd 字符：%s", nread, line);
    free(line);
    return 0;
}

printf

printf 函数详解：
下面是 printf() 函数的声明。

1
int printf(const char *format, ...)

参数

  • format — 这是字符串，包含了要被写入到标准输出 stdout 的文本。它可以包含嵌入的 format 标签，format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换，并按需求进行格式化。
  • format 标签属性是
1
%[flags][width][.precision][length]specifier
格式字符 意义
a, A 以十六进制形式输出浮点数(C99 新增)。实例 printf(“pi=%a\n”, 3.14); 输出 pi=0x1.91eb86p+1。
d 以十进制形式输出带符号整数(正数不输出符号)
o 以八进制形式输出无符号整数(不输出前缀 0)
x,X 以十六进制形式输出无符号整数(不输出前缀 Ox)
u 以十进制形式输出无符号整数
f 以小数形式输出单、双精度实数
e,E 以指数形式输出单、双精度实数
g,G 以%f 或%e 中较短的输出宽度输出单、双精度实数
c 输出单个字符
s 输出字符串
p 输出指针地址
lu 32 位无符号整数
llu 64 位无符号整数
flags（标识） 描述
- 在给定的字段宽度内左对齐，默认是右对齐（参见 width 子说明符）。
+ 强制在结果之前显示加号或减号（+ 或 -），即正数前面会显示 + 号。默认情况下，只有负数前面会显示一个 - 号。
空格 如果没有写入任何符号，则在该值前面插入一个空格。
# 与 o、x 或 X 说明符一起使用时，非零值前面会分别显示 0、0x 或 0X。 与 e、E 和 f 一起使用时，会强制输出包含一个小数点，即使后边没有数字时也会显示小数点。默认情况下，如果后边没有数字时候，不会显示显示小数点。 与 g 或 G 一起使用时，结果与使用 e 或 E 时相同，但是尾部的零不会被移除。
0 在指定填充 padding 的数字左边放置零（0），而不是空格（参见 width 子说明符）。
width（宽度） 描述
(number) 要输出的字符的最小数目。如果输出的值短于该数，结果会用空格填充。如果输出的值长于该数，结果不会被截断。
* 宽度在 format 字符串中未指定，但是会作为附加整数值参数放置于要被格式化的参数之前。
.precision（精度） 描述
.number 对于整数说明符（d、i、o、u、x、X）：precision 指定了要写入的数字的最小位数。如果写入的值短于该数，结果会用前导零来填充。如果写入的值长于该数，结果不会被截断。精度为 0 意味着不写入任何字符。 对于 e、E 和 f 说明符：要在小数点后输出的小数位数。 对于 g 和 G 说明符：要输出的最大有效位数。 对于 s: 要输出的最大字符数。默认情况下，所有字符都会被输出，直到遇到末尾的空字符。 对于 c 类型：没有任何影响。 当未指定任何精度时，默认为 1。如果指定时不带有一个显式值，则假定为 0。
.* 精度在 format 字符串中未指定，但是会作为附加整数值参数放置于要被格式化的参数之前。
length（长度） 描述
h 参数被解释为短整型或无符号短整型（仅适用于整数说明符：i、d、o、u、x 和 X）。
l 参数被解释为长整型或无符号长整型，适用于整数说明符（i、d、o、u、x 和 X）及说明符 c（表示一个宽字符）和 s（表示宽字符字符串）。
L 参数被解释为长双精度型（仅适用于浮点数说明符：e、E、f、g 和 G）。

  • 附加参数

    根据不同的 format 字符串，函数可能需要一系列的附加参数，每个参数包含了一个要被插入的值，替换了 format 参数中指定的每个 % 标签。参数的个数应与 % 标签的个数相同。

  • 返回值

    如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数。

math.h

错误状态宏定义

在 <math.h> 中，有一些宏用于表示数学函数的错误状态：

宏 描述
HUGE_VAL 当函数结果溢出时返回的值（正无穷大）。此宏代表一个非常大的双精度浮点数，通常用来作为某些数学函数在结果超出可表示范围时的返回值。当一个函数的结果太大以至于无法用正常的浮点数表示（即发生上溢）时，会设置 errno 为 ERANGE（范围错误），并返回 HUGE_VAL 或其负值（对于负无穷大）。
HUGE_VALF 当函数结果溢出时返回的值（正无穷大，浮点型）
HUGE_VALL 当函数结果溢出时返回的值（正无穷大，长双精度）
INFINITY 正无穷大
NAN 非数字值（Not-A-Number）
FP_INFINITE 表示无穷大
FP_NAN 表示非数字值
FP_NORMAL 表示正常的浮点数
FP_SUBNORMAL 表示次正规数
FP_ZERO 表示零

库函数

下面列出了头文件 math.h 中定义的函数：

函数 描述
double acos(double x) 返回以弧度表示的 x 的反余弦。
double asin(double x) 返回以弧度表示的 x 的反正弦。
double atan(double x) 返回以弧度表示的 x 的反正切。
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。
double cos(double x) 返回弧度角 x 的余弦。
double cosh(double x) 返回 x 的双曲余弦。
double sin(double x) 返回弧度角 x 的正弦。
double sinh(double x) 返回 x 的双曲正弦。
double tanh(double x) 返回 x 的双曲正切。
double exp(double x) 返回 e 的 x 次幂的值。
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。
double ldexp(double x, int exponent) 返回 x 乘以 2 的 exponent 次幂。
double log(double x) 返回 x 的自然对数（基数为 e 的对数）。
double log10(double x) 返回 x 的常用对数（基数为 10 的对数）。
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。
double pow(double x, double y) 返回 x 的 y 次幂。
double sqrt(double x) 返回 x 的平方根。
double ceil(double x) 返回大于或等于 x 的最小的整数值。
double fabs(double x) 返回 x 的绝对值。
double floor(double x) 返回小于或等于 x 的最大的整数值。
double fmod(double x, double y) 返回 x 除以 y 的余数。
函数名 作用 向哪边取整
round() 四舍五入 到最近整数
floor() 向下取整（不大于原数的最大整数） 向 -∞
ceil() 向上取整（不小于原数的最小整数） 向 +∞
trunc() 去除小数部分（直接截断） 向 0

常用数学常量

以下是 <math.h> 中定义的一些常用数学常量：

常量 值 描述
M_PI 3.14159265358979323846 圆周率 π
M_E 2.71828182845904523536 自然对数的底数 e
M_LOG2E 1.44269504088896340736 log2(e)
M_LOG10E 0.43429448190325182765 log10(e)
M_LN2 0.69314718055994530942 ln(2)
M_LN10 2.30258509299404568402 ln(10)
M_PI_2 1.57079632679489661923 π/2
M_PI_4 0.78539816339744830962 π/4
M_1_PI 0.31830988618379067154 1/π
M_2_PI 0.63661977236758134308 2/π
M_2_SQRTPI 1.12837916709551257390 2/√π
M_SQRT2 1.41421356237309504880 √2
M_SQRT1_2 0.70710678118654752440 1/√2

string.h

strtok

1
char *strtok(char *str, const char *delim)

参数
str: 要分割的字符串。在第一次调用时，传入要分割的字符串；后续调用时，传入 NULL，表示继续分割同一个字符串。
delim: 分隔符字符串。strtok() 会根据这个字符串中的任意一个字符来分割 str。

返回值
返回指向下一个标记的指针。如果没有更多的标记，则返回 NULL。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
/* 获取第一个子字符串 */
token = strtok(str, s);

/* 继续获取其他的子字符串 */
while( token != NULL ) {
   printf( "%s\n", token );

   token = strtok(NULL, s);
}

注意事项

  1. 修改原字符串: strtok() 会修改传入的字符串，将分隔符替换为 \0（空字符）。因此，原始字符串会被破坏。
  2. 不可重入: strtok() 使用静态缓冲区来保存状态，因此它不是线程安全的。如果在多线程环境中使用，可以考虑使用 strtok_r()（可重入版本）。
  3. 连续分隔符: 如果字符串中有连续的分隔符，strtok() 会忽略它们，并返回下一个有效的标记。

可重入版本：strtok_r()
strtok_r() 是 strtok() 的可重入版本，它允许你在多线程环境中安全地使用。它的原型如下：

char strtok_r(char str, const char delim, char **saveptr);
saveptr: 是一个指向 char 的指针，用于保存分割的状态。

示例：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str[] = "This is a sample string";
    char *token;
    char *saveptr;

    // 第一次调用 strtok_r，传入要分割的字符串
    token = strtok_r(str, " ", &saveptr);

    // 继续调用 strtok_r，直到返回 NULL
    while (token != NULL) {
        printf("%s\n", token);
        token = strtok_r(NULL, " ", &saveptr);
    }

    return 0;
}

strcspn

strcspn 是 C 标准库 中的一个字符串处理函数，用于查找目标字符串中第一个匹配指定字符集合的字符的位置。

  • 函数原型
1
2
3
#include <string.h>

size_t strcspn(const char *s, const char *reject);
  • 功能说明

它返回字符串 s 中第一个包含 reject 中任意字符的位置（索引），如果 s 中不包含 reject 中的任何字符，就返回 strlen(s)。

💡 “cspn” 全称是 complement span，意思是：返回“不是 reject 的最长前缀”长度

  • 示例
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str[] = "hello, world!";
    size_t pos = strcspn(str, ",!");

    printf("第一个 ',' 或 '!' 的位置是：%zu\n", pos);  // 输出 5
    return 0;
}

strspn

strspn 是 C 语言标准库 中的函数，用来计算一个字符串开头有多少字符全部属于指定的字符集合。
strspn 这个函数名来自 “string span” 的缩写，意思是“字符串的跨度”或“字符串中连续满足条件的前缀长度”。

对比 strcspn

函数名 含义说明
strspn span of characters in accept
strcspn span of characters not in reject

也就是说：

  • strspn(s, accept)：从开头开始，统计多少字符在 accept 中

  • strcspn(s, reject)：从开头开始，统计多少字符不在 reject 中

  • 函数原型

1
2
3
#include <string.h>

size_t strspn(const char *s, const char *accept);
  • 功能说明

strspn(s, accept) 会返回字符串 s 开头连续有多少个字符，全部都出现在 accept 中。

  1. 它不会跳过字符，也不会检查整个字符串；
  2. 一旦遇到一个不属于 accept 的字符，就停止统计；
  3. 返回值是一个 size_t 类型（即无符号整数），表示匹配的长度。
  • 示例
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    const char *s = "abcabc123";
    const char *accept = "abc";

    size_t len = strspn(s, accept);
    printf("前缀长度为：%zu\n", len);  // 输出 6
    return 0;
}

  • ✨ 分析：
    字符串 s = “abcabc123”
    以 “a”, “b”, “c” 开头，刚好连着 6 个字符都在 “abc” 中
    第 7 个字符是 ‘1’，不在 “abc” 中 → 统计停止
    所以返回 6

  • 应用场景
    📌 检查字符串开头是否只包含某些字符

1
2
3
if (strspn(s, "0123456789") == strlen(s)) {
    printf("s 是纯数字\n");
}

📌 跳过前缀中所有合法字符

1
2
3
char *s = " \t\n hello";
s += strspn(s, " \t\n");  // 跳过所有空白字符
printf("剩下：%s\n", s);  // 输出 "hello"

错误处理

errno

你可以在标准库函数调用失败时，通过读取 errno 的值来判断失败的具体原因，然后使用 perror() 或 strerror(errno) 获取对应的错误描述。

示例：使用 errno

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("no-such-file.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        // 打印错误编号
        printf("errno = %d\n", errno);

        fprintf(stderr, "error code = %d\n", errno);

        // 打印错误描述
        perror("fopen 失败");           // 推荐：自动添加前缀

        // 或者手动打印错误信息
        printf("错误信息: %s\n", strerror(errno));
    }
    return 0;
}

输出：

1
2
3
4
errno = 2
error code = 2
fopen 失败: No such file or directory
错误信息: No such file or directory