C++程序设计常用库函数.docx

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C++程序设计常用库函数

C++程序设计常用库函数

本文主要涉及两类库函数，运行期库（run-timelibrary）和C++标准库。

下面简单介绍这些库的使用要点。

运行期库是用C语言实现的基础程序库，其它库都以此为基础。

MSDN将运行期库按功能划分，如表B-1所示。

来自MSDNLibraryVisualStudio6.0

VisualC++Documentation

UsingVisualC++

VisualC++Programmers’sGuide

Run-TimeLibraryReference

Run-TimeRoutinesbyCategory

表B-1运行期库

分类

功能

相关头文件（不完全）

可变参数

用于定义可变参数的函数

缓冲区管理

按字节管理内存缓冲区

按字节分类

多字节字符分类，与当前多字节代码页相关

按字符分类

对单字节字符、宽字符、多字节字符进行分类。

比较常用，如isalpha,isprint。

数据转换

一种数据转换到另一种，例如字符串到int或double，或反之。

有很多转换既有函数实现，也有宏实现，可选择。

调试程序

debug调试，函数库中有专门的调试版本，支持单步执行、断言、错误检测、异常，跟踪堆空间分配，避免内存泄露，以及调试信息报告等。

目录控制

读取或改变目录，创建、删除目录等，也包括使用环境路径来搜索文件

错误处理

包括断言、检测IO错误、清除错误标记、判断低级IO的文件尾eof等。

异常处理程序

程序终止处理（terminate）、意外处理（unexpected）

文件处理

对磁盘文件的建立、删除、改名、文件访问许可等操作。

浮点数支持

专门针对浮点数的计算，如指数、对数、三角函数、双曲函数等，也包括错误检测，如溢出。

输入输出

从文件或设备中读入数据或写出数据。

文件IO要区分文本模式和二进制模式。

IO分为以下三类：

1、流式IO，将数据作为字符或字节序列，有缓冲。

2、低级IO，直接调用操作系统，无缓冲。

3、控制台与端口IO，对键盘和字符显示器的直接读写，对IO设备，如打印机、串行口的直接读写。

国际化

适应不同语言，与地域locale相关程序、宽字符、多字节字符、通用文本等等。

内存分配

动态分配、回收内存，如malloc、free等函数。

进程控制与环境控制

进程的启动、停止与管理，也包括线程的启停。

操作系统环境信息的读取与改变。

排序与查找

对任意类型数组进行排序，折半查找与线性查找。

字符串管理

对以NULL结尾的各种字符串进行操作

系统调用

用来查找文件的3个函数

时间管理

获取当前系统日期时间、转换、调整等操作

注1MSDN按以上19类功能对运行期库分组。

注2同一个函数可能出现在不同功能分组中，也可能出现在不同的头文件中。

注3运行期库是纯C语言实现，不包含C++的内容（没有重载、形参缺省值、引用、模板等）。

表B-2运行期库头文件

头文件名

功能

C++包装头文件名

断言设置

字符分类

由库函数执行，检测错误代码

浮点数计算

ISO646字符集处理

检测整数类型的性质

不同地域文字适应性

公共数学计算

执行非本地goto语句

控制各种异常条件

可变参数的函数

多种有用的类型（typedef）和宏的定义

输入和输出

多种操作函数

多种字符串的处理

系统时间处理

宽字符流，以及特殊字符串处理

宽字符分类

注1，表中列出的18个头文件是作为C++标准库，而运行期库的头文件还有许多未列入。

注2，C++标准库的头文件大多不含.h后缀。

注3，左边头文件内容被包装到C++标准的命名空间std中。

例如，文件大致如下：

namespacestd{#include};

表B-3标准C++库头文件

头文件名

功能

算法，提供了70多个模板函数，通过迭代器作用于各种容器，实现排序、查找、集合运算等算法。

位集，一个模板类和两个支持模板函数。

复数，一个模板类和若干模板函数

双端队列容器，1个模板类和3个支持模板

定义异常基类exception，若干模板函数，类似中的定义

支持磁盘文件的iostream操作

提供模板类以构建函数对象，类似于函数指针，供各种容器和算法使用

定义带参格式控制符，用于控制输出格式

定义了basic_ios类，作为iostream的基类

定义了对几种模板类的正向引用，供iostream使用

定义了几个对象，对标准流进行读写，如cin，cout，cerr，clog等。

对ISO646字符集的处理

输入流，定义了模板类basic_istream和basic_iostream

迭代器，用于访问容器中的元素，也用于调用各种算法。

定义了模板类numeric_limits，其中规范了算术计算中各种类型的值范围

列表，基于双向链表的一种容器。

提供一组模板类和函数，封装和管理地域locale信息，以支持多国文字习惯用法。

映射容器，提供了一个映射map和一个多射multimap。

一个类，一个运算符和若干函数用于请求分配与回收对象

提供若干模板函数，用于数值计算，如求和、求乘积、求部分和等。

输出流，定义了basic_osrteam，还有格式控制符

队列容器，包含一个队列和一个优先级队列。

集合容器，包含一个集合set和一个多集multiset。

支持对数组对象的iostream操作，支持与basic_string的转换

堆栈容器，stack模板类

标准异常类型，以exception为基类，定义了一组派生类来描述各种异常类型。

定义了basic_streambuf模板类，作为一组iostream类的基础

定义了basic_string模板类，一种容器，其中用typedef定义了string类型。

支持对字符数组对象的iostream操作，支持与C字符串的转换

定义了对偶pair，作为映射和多射的基本元素

定义了valarray模板类，支持可变长的数组

向量容器，1个模板类和3个支持模板

注1，表中列出了32个头文件，加上前面18个包装头文件，共50个头文件，组成C++标准库。

注2，还有几个头文件未列入文档，、、，它们没有被完整实现。

注3，上表中包含了10个新版本的IO流头文件，而老版本只有8个头文件，对应关系如下表。

表B-4IO流的新旧头文件对比

旧版本IO流头文件

新版本IO流头文件

注1，同一行上的两个头文件具有大致相同的功能，但内部具体类型有差别。

注2，新老版本不能用在同一个项目中，因为它们使用不同的库文件（lib文件和dll文件）。

下面是一些常用的运行期库。

表B-5数学函数

函数原型

功能

返回值

说明

intabs（intx）

longlabs（longx）

doublefabs（doublex）

求绝对值

绝对值

doublepow（doublex,doubley）

求x的y次方

计算结果

doublesqrt（doublex）

求x的平方根

计算结果

doublefmod（doublex,doubley）

求x除以y的余数

余数

使x=i*y+f，f是返回值，i是整数，且f与x相同符号

doubleceil（doublex）

大于等于x的最小整数

如ceil（2.8）==3

doublefloor（doublex）

小于等于x的最大整数

如floor（2.8）==2

doublemodf（doublex,double*y）

取x的整数部分送到y所指向的单元中

x的小数部分

将浮点数x分解为整数部分和小数部分，如-2.3分解为-2和-0.3

doubleexp（doublex）

e的x次方

doublelog（doublex）

自然对数ln（x），以e为底的对数

x>0

doublelog10（doublex）

以10为底的对数

x>0

三角函数

doublesin（doublex）

doublesinh（doublex）

正弦sin（x）

双曲正弦sinh（x）

计算结果

x为弧度值

doublecos（doublex）

doublecosh（doublex）

余弦cos（x）

双曲余弦cosh（x）

计算结果

x为弧度值

doubletan（doublex）

doubletanh（doublex）

正切tan（x）

双曲正切

计算结果

x为弧度值

doubleasin（doublex）

反正弦arcsin（x）

-1≤x≤1

doubleacos（doublex）

反余弦arccos（x）

计算结果

-1≤x≤1

doubleatan（doublex）

反正切arctan（x）

计算结果

表B-6C标准库

函数原型

功能

返回值

说明

voidsrand（unsignedintseed）

设置伪随机数序列的起点，即随机数生成种子

先设置种子，再调用rand生成随机数

intrand（void）

生成一个伪随机整数

随机正整数，>0

voidabort（void）

终止进程，而没有刷新缓冲区，也没有执行清理

不到万不得已，不要调用

voidexit（intstatus）

先执行清理，刷新缓冲区，关闭打开的文件，最后终止进程

返回0表示正常，其它值表示错误。

返回值可被操作系统的批处理命令获得。

intsystem（constchar*command）

执行command串的操作系统命令

返回值就是指定命令执行所返回的值，0表示正常

启动命令后等待返回。

voidqsort（void*base,size_tnum,size_twidth,int（__cdecl*compare）（constvoid*elem1,constvoid*elem2））;

对任意类型的数组进行快速排序（冒泡排序的改进）。

base是数组名，num是元素个数，width是元素的字节大小，最后形参是比较函数指针

比较函数返回0，表示两元素相等。

升序排序要求：

返回值小于0，表示elem1小于elem2；返回大于0，表示elem1大于elem2。

降序相反。

void*bsearch（constvoid*key,constvoid*base,size_tnum,size_twidth,int（__cdecl*compare）（constvoid*elem1,constvoid*elem2））;

折半查找，base数组元素要按升序排序，元素个数为num，元素大小为width字节，查找key，最后一个形参是比较函数的指针。

如果未找到，就返回NULL。

如果找到就返回指针指向数组中的key

如果数组未按升序排序，或者元素有重复，那么结果可不可预测。

比较函数与qsort要求相同。

动态内存管理

void*malloc（size_tsize）;

动态请求分配size字节的内存，但可能得到更大空间，因为内存分块管理。

如果内存不够，就返回NULL。

否则返回指针指向所分配的内存

用free函数来回收内存。

C基础函数，许多其它函数要调用该函数。

void*calloc（size_tnum,size_tsize）;

动态请求分配一个数组，而且初始化为0。

num个元素，每个元素大小为size个字节

同上

void*realloc（void*memblock,size_tsize）;

对已分配的空间重新分配，可改变大小。

如果第一个形参为NULL，就等同于malloc函数

同上

voidfree（void*memblock）;

动态回收所分配的内存，实参指针一定是用malloc、calloc或realloc得到的

如果实参指针错误，可能导致不可预料的错误

数据转换

inttolower（intc）;

将字符c转换为小写，如果可能的话

小写字符

inttoupper（intc）;

将字符c转换为大写，如果可能的话

大写字符

intatoi（constchar*string）

字符串转换为整数

整数

doubleatof（constchar*string）

字符串转换为double

double值

doublestrtod（constchar*string,char**endptr）;

字符串转换到double，而且得到停止指针

double值

第2个形参得到字符串中停止扫描的字符指针。

strtol函数处理long

strtoul处理unsignedlong

char*_itoa（intvalue,char*string,intradix）;

将int型value按基数redix转换到字符串string

返回结果串

基数范围2-36。

_ltoa函数针对long型。

_ultoa针对unsignedlong型

char*_gcvt（doublevalue,intdigits,char*buffer）;

将double型value转换到字符缓冲区buffer中

返回结果串

第2个形参确定有效位数

char*_ecvt（doublevalue,intcount,int*dec,int*sign）;

将double型value转换到字符串，第2个形参确定总的有效位数

返回结果串，

串中无小数点

第3个形参得到小数点位置（0和负值表示小数点在数字左边），第4个形参得到符号位（0为正，1为负）

char*_fcvt（doublevalue,intcount,int*dec,int*sign）;

将double型value转换到字符串，第2个形参确定小数点后的有效位数

返回结果串，

串中无小数点

第3个形参得到小数点位置（0和负值表示小数点在数字左边），第4个形参得到符号位（0为正，1为负）

表B-7字符串函数

size_t是用typedef定义的unsignedint的同义词。

NULL是值为0的宏，每个串char*都以NULL结尾。

形参中所有const修饰的串都不可改变，反之，无const修饰的串都可改变，而且作为结果。

注意，用NULL作为实参调用下面函数将导致运行错误。

函数原型

功能

返回值

说明

intstrlen（constchar*string）

求字符串的长度

字符串包含的字符个数

char*strcpy（char*s1,constchar*s2）

将s2串拷贝到s1中

目的存储区的始址s1

char*strncpy（char*p1,constchar*p2,size_tcount）;

将s2串拷贝到p1中，只拷贝count个字符

同上

intstrcmp（constchar*s1,constchar*s2）

比较两个字符串s1和s2

如两串相同，就返回0。

s1串小于s2串，返回负数，否则返回正数

从前向后逐个字符比较

intstrncmp（constchar*s1,constchar*s2,size_tcount）;

比较两个字符串s1和s2，只比较前count个字符

同上

int_stricmp（constchar*s1,constchar*s2）;

比较两个字符串s1和s2，而且忽略大小写

同上

int_strnicmp（constchar*s1,constchar*s2,size_tcount）;

比较两个字符串s1和s2，只比较前count个字符，而且忽略大小写

同上

char*strcat（char*s1,constchar*s2）

将s2串拼接到s1串的后面

目的存储区的始址s1

char*strncat（char*s1,constchar*s2,size_tcount）;

将s2串拼接到s1串的后面，只拼接前count个字符

同上

char*_strrev（char*string）;

转换为逆向串

返回结果串

char*_strlwr（char*string）;

转换为小写串

返回结果串

char*_strupr（char*string）;

转换为大写串

返回结果串

char*strchr（constchar*s,intc）;

在s串中查找字符c的首次出现位置

如找到，返回指针指向该字符位置。

如未找到，返回NULL

char*strrchr（constchar*s,intc）;

在s串中查找字符c的最后出现位置

如找到，返回指针指向该字符位置。

如未找到，返回NULL

char*strstr（constchar*s1,constchar*s2）

查找子串，在s1串中从前向后查找s2串首次出现位置

如找到，就返回s1中s2出现的位置，否则就返回NULL

s2作为一个串

char*strpbrk（constchar*s1,constchar*s2）;

在s1串中从前向后查找s2中某个字符出现的位置

如找到，返回s1中的位置。

如果s1和s2没有共同字符，返回NULL

s2作为一个字符集，而不是串。

如，

s1="xyzabg"

s2="abc"

返回"abg"

size_tstrspn（constchar*s1,constchar*s2）;

在s1串中从前向后计数s2中字符的个数。

即求s1串中前面有多少个字符在s2范围中。

返回整数表示在s1串中第一个不在s2中的字符的位置。

如果s1串的第1个字符不在s2中，就返回0。

s2作为一个字符集，而不是串。

如，

s1="cabbage"

s2="abc"

返回5

size_tstrcspn（constchar*s1,constchar*s2）;

在s1串中从前向后计数不在s2中字符的个数。

即求s1串中前面有多少个字符都不在s2范围中。

返回整数表示在s1串中第一个在s2中的字符的位置。

如果s1串第1个字符在s2中，就返回0。

s2作为一个字符集，而不是串。

如，

s1="xyzabc"

s2="abc"

返回3

char*strtok（char*s1,constchar*s2）;

在s1串中查找s2中的分割符，并用NULL替代分隔符，使s1分割为多个子串标记token

返回第一个分隔符所分割的token串。

下面调用用NULL作为s1的实参，可获取后面的字串标记

s2作为一个分隔字符集，而不是串。

缓冲区管理（按字节处理）

void*memcpy（void*s1,constvoid*s2,size_tcount）

将s2所指的共count个字节拷贝到s1所指存储区中

目的存储区的始址s1

内存拷贝

intmemcmp（constvoid*s1,constvoid*s2,size_tcount）;

比较s1和s2所指的区域中各字节的值，比较count个字节

如全相同，返回0.

如果s1小于s2，返回负值，否则就返回