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库函数

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在用C语言编写程序的时候,除了调用自己编写的函数之外,很多时候还需要调用库函数,才能完成对应的功能。库函数又分为标准库函数,编译器中提供的库函数,以及第三方的库函数。

C标准中就提供了很多标准库函数,比如大家已经接触到了的C语言文件操作函数,标准IO函数等,都是C语言的标准库函数。C语言的标准库函数与平台无关,即可以在任何支持C语言的平台下调用,比如Linux平台或者Windows平台。

Windows平台,库函数是以.lib文件或者.dll文件与头文件的形式发布的,而在Linux平台,库函数则是以.a或者.so文件与头文件的形式提供的。其中,头文件里提供了库函数的定义。而.lib/.dll文件以及.a.so文件里提供了库函数的二进制实现。

要调用库函数,就需要获得这些库函数的相关文件。大多数C标准库函数编译器都会提供。因此,只要包含其中的头文件,就可以直接调用了。

而对于一些常见的第三方库函数,将在37章中进一步介绍。而如何制作自己的函数库,将在31章里详细介绍。

本章将主要介绍一些常见的库函数的应用方法。体会一下如何使用库函数来编写程序实现功能。

为了实现程序的可移植性,应当尽量调用那些标准的C语言库函数。否则,所调用的函数在新的平台,不一定能够获得支持。

7.10.1常用库函数应用

1 时间函数

C语言里,关于时间的表示分两种:struct tmtime_t

日历时间(Calendar Time)是通过time_t数据类型来表示的,用time_t表示的时间(日历时间)是从一个时间点(例如:197011000)到此时的秒数。在time.h中,我们也可以看到time_t是一个长整型数:

 

#ifndef _TIME_T_DEFINED

typedef long time_t; /* 时间值 */

#define _TIME_T_DEFINED /* 避免重复定义 time_t */

#endif

 

大家可能会产生疑问:既然time_t实际上是长整型,到未来的某一天,从一个时间点(一般是197011000)到那时的秒数(即日历时间)超出了长整形所能表示的数的范围怎么办?对time_t数据类型的值来说,它所表示的时间不能晚于2038118191407。为了能够表示更久远的时间,一些编译器厂商引入了64位甚至更长的整形数来保存日历时间。比如微软在Visual C++中采用了__time64_t数据类型来保存日历时间,并通过_time64()函数来获得日历时间(而不是通过使用32位字的time()函数),这样就可以通过该数据类型保存300111000(不包括该时间点)之前的时间。

我们可通过tm结构来获得日期和时间,tm结构在time.h中的定义如下:

 

#ifndef _TM_DEFINED

struct tm {

int tm_sec; /*   取值区间为[0,59] */

int tm_min; /*  - 取值区间为[0,59] */

int tm_hour; /*  - 取值区间为[0,23] */

int tm_mday; /* 一个月中的日期 - 取值区间为[1,31] */

int tm_mon; /* 月份(从一月开始,0代表一月) - 取值区间为[0,11] */

int tm_year; /* 年份,其值等于实际年份减去1900 */

int tm_wday; /* 星期  取值区间为[0,6],其中0代表星期天,1代表星期一,以此类推 */

int tm_yday; /* 从每年的11开始的天数  取值区间为[0,365],其中0代表111代表12,以此类推 */

int tm_isdst; /* 夏令时标识符,实行夏令时的时候,tm_isdst为正。不实行夏令时的进候,tm_isdst0;不了解情况时,tm_isdst()为负。*/

};

#define _TM_DEFINED

#endif

 

通过time()函数来获得日历时间(Calendar Time),其原型为:

 

time_t time(time_t * timer);

 

 

struct tm * gmtime(const time_t *timer);

struct tm * localtime(const time_t * timer);

 

其中gmtime()函数是将日历时间转化为世界标准时间(即格林尼治时间),并返回一个tm结构体来保存这个时间,而localtime()函数是将日历时间转化为本地时间。

 

可以通过asctime()函数和ctime()函数将时间以固定的格式显示出来,两者的返回值都是char*型的字符串。返回的时间格式为:

 

星期几 月份 日期 :: \n\0

例如:Wed Jan 02 02:03:55 1980\n\0

 

其中\n是一个换行符,\0是一个空字符,表示字符串结束。下面是两个函数的原型:

 

char * asctime(const struct tm * timeptr);

char * ctime(const time_t *timer);

 

其中asctime()函数是通过tm结构来生成具有固定格式的保存时间信息的字符串,而ctime()是通过日历时间来生成时间字符串。这样的话,asctime()函数只是把tm结构对象中的各个域填到时间字符串的相应位置就行了,而ctime()函数需要先参照本地的时间设置,把日历时间转化为本地时间,然后再生成格式化后的字符串。

 

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "time.h"

 

int main(void)

{

    struct tm *ptr;

    time_t lt;

    lt =time(NULL);

    ptr=gmtime(&lt);

    printf(asctime(ptr));

    printf(ctime(&lt));

    return 0;

}

 

自定义时间格式

 

我们可以使用strftime()函数将时间格式化为我们想要的格式。它的原型如下:

 

size_t strftime(

char *strDest,

size_t maxsize,

const char *format,

const struct tm *timeptr

);

 

我们可以根据format指向字符串中格式命令把timeptr中保存的时间信息放在strDest指向的字符串中,最多向strDest中存放maxsize个字符。该函数返回向strDest指向的字符串中放置的字符数。

 

函数strftime()的操作有些类似于sprintf():识别以百分号(%)开始的格式命令集合,格式化输出结果放在一个字符串中。格式化命令说明串strDest中各种日期和时间信息的确切表示方法。格式串中的其他字符原样放进串中。格式命令列在下面,它们是区分大小写的。

 

%a 星期几的简写

%A 星期几的全称

%b 月分的简写

%B 月份的全称

%c 标准的日期的时间串

%C 年份的后两位数字

%d 十进制表示的每月的第几天

%D //

%e 在两字符域中,十进制表示的每月的第几天

%F --

%g 年份的后两位数字,使用基于周的年

%G 年分,使用基于周的年

%h 简写的月份名

%H 24小时制的小时

%I 12小时制的小时

%j 十进制表示的每年的第几天

%m 十进制表示的月份

%M 十时制表示的分钟数

%n 新行符

%p 本地的AMPM的等价显示

%r 12小时的时间

%R 显示小时和分钟:hh:mm

%S 十进制的秒数

%t 水平制表符

%T 显示时分秒:hh:mm:ss

%u 每周的第几天,星期一为第一天 (值从06,星期一为0

%U 第年的第几周,把星期日做为第一天(值从053

%V 每年的第几周,使用基于周的年

%w 十进制表示的星期几(值从06,星期天为0

%W 每年的第几周,把星期一做为第一天(值从053

%x 标准的日期串

%X 标准的时间串

%y 不带世纪的十进制年份(值从099

%Y 带世纪部分的十进制年份

%z%Z 时区名称,如果不能得到时区名称则返回空字符。

%% 百分号

 

如果想显示现在是几点了,并以12小时制显示,就象下面这段程序:

 

//显示现在是几点了,并以12小时制显示

/* Date : 10/24/2007 */

/* Author: Eman Lee  */

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "time.h"

 

int main(void)

{

    struct tm *ptr;

    time_t localTime;

    char str[80];

    localTime=time(NULL);

    ptr=localtime(&localTime);

    strftime(str,100,"It is now %I %p\n",ptr);

    printf(str);

    return 0;

}

 

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "time.h"

 

int main( void )

{

    struct tm *newtime;

    char tmpbuf[128];

    time_t localTime1;

    time( &localTime1 );

    newtime=localtime(&localTime1);

    strftime( tmpbuf, 128, "Today is %A, day %d of %B in the year %Y.\n", newtime);

    printf("%s\n",tmpbuf);

    return 0; 

}

 

 

2 随机函数

C语言标准库中提供了一个随机函数:rand(),用于生成各种随机值。随机函数需要首先指定随机不同种子,否则每次随机函数生成的随机值将不会改变。一般调用srand()来指定随机种子,可以使用当前时间time(0)作为随机种子。

 

比如下面的代码,将会产生10个13以内的随机值。

int main(void)

{

      srand(time(0));//指定随机种子

      for(int i=0;i<13;i++) 

       {

               int r = rand()%13;//产生随机数

              printf(“%d\n”, r);

       }

       system(“pause”);

       return 0;

}

 

要调用库函数,首先应该弄清楚该库函数的定义。也就是这个库函数有几个参数,每个参数的类型是什么。那么传给这些库函数的参数类型必须与声明的参数类型一致,否则无法通过编译。

7.10.2阻塞与非阻塞函数同步与异步

    常常见到同步(Sync)/异步(Async),阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式。

 

    1,同步:

    所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。也就是必须一件一件事做,等前一件做完了才能做下一件事。

    2,异步:

    异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果,但也不会等待结果,函数会立即返回。实际处理这个调用结果是在完成后,通过事件(event)状态、通知和回调来通知调用者获取数据。

    3,阻塞:

    阻塞调用是指在同步调用结果返回之前,当前线程会被挂起(线程进入非可执行状态,在这个状态下,cpu不会给线程分配时间片,即线程暂停运行)。函数只有在得到结果之后才会返回。

    有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回而已。 例如,我们在socket中调用recv函数,如果缓冲区中没有数据,这个函数就会一直等待,直到有数据才返回。而此时,当前线程还会继续处理各种各样的消息。所以,同步调用中的函数,既可以是阻塞的,也可以是非阻塞的。但阻塞的调用方法,一定是同步的。

    4,非阻塞:

非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,一直处于激活状态,也不会让出CPU

    库函数还有多线程的考虑。比如在Windows里:MT/MD/MTD/MDD。在linux中,同样需要注意多线程的考虑。最好调用使用支持多线程安全的库。如库不支持,程序员就需要自己去实现。

7.10.3常用库函数

程序员在编写程序的时候,都会调用库函数来实现特定的功能。库函数很多,一个程序员不可能把所有的库函数都记住。只需要在调用的时候查阅相应的文档,按照库函数的声明方式去调用就可以了。

虽然并不要求程序员把所有的库函数都记住,但是一些常见的库函数,依然需要非常熟练和记住。比如内存操作库函数,字符串函数等。由于这些库函数非常常用,所以,如果在使用这些函数的时候不熟练,用一次去查一次文档,那么写程序的效率就会很差。

下面列出一些常用的内存和字符串操作函数:

内存函数:memset()/memcpy()/malloc()/free()/memcmp()

void memset(void *src, int v, size_t len);

void memcpy(void *src, void *dst, size_t len);

字符串函数:strstr()/strcpy_s()/strchr()/strcat_s()/strcmp()/strlen()

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