<stdlib.h> 是 C 标准库中的另一个核心头文件，提供了一些常用的功能，包括内存分配、进程控制、转换功能、随机数生成等。它包含了多种实用的函数，用于处理程序执行过程中的各种任务。

📖 目录

  1. <stdlib.h> 简介
  2. 常用函数
  3. 内存管理
  4. 进程控制
  5. 转换函数
  6. 随机数生成
  7. 退出程序
  8. 示例代码
  9. 参考资料

1️⃣ <stdlib.h> 简介

<stdlib.h> 主要提供与程序执行、内存分配、随机数生成、字符到数值转换、进程控制等相关的功能。它是编写高效程序所必需的工具之一，几乎所有 C 程序都离不开这一库。

功能

  • 内存动态分配和释放。
  • 数字与字符串之间的转换。
  • 随机数生成。
  • 程序的终止与退出处理。

2️⃣ 常用函数

📌 内存管理函数

  • malloc：分配指定大小的内存块。
  • calloc：分配指定数量的内存块，并初始化为零。
  • realloc：重新调整之前分配的内存块的大小。
  • free：释放先前分配的内存块。

📌 进程控制函数

  • exit：终止程序并返回指定的退出状态。
  • abort：异常终止程序。
  • atexit：注册程序退出时调用的函数。

📌 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。
  • strtol：将字符串转换为长整数。
  • strtod：将字符串转换为双精度浮点数。

📌 随机数生成函数

  • rand：生成一个随机整数。
  • srand：设置随机数种子。

📌 退出程序

  • exit：正常或异常终止程序。
  • abort：强制终止程序。

3️⃣ 内存管理

📌 malloc

malloc 用于分配一块指定大小的内存空间，返回一个指向该内存块的指针。

原型：

void *malloc(size_t size);
  • 参数：size：要分配的内存大小（以字节为单位）。
  • 返回值：成功时返回指向内存块的指针，失败时返回 NULL。

示例：

int *arr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    printf("Memory allocation failed!\n");
    return 1;
}

📌 calloc

calloc 用于分配一块内存，并初始化为零。

原型：

void *calloc(size_t num, size_t size);
  • 参数：
    • num：要分配的元素数量。
    • size：每个元素的大小（以字节为单位）。
  • 返回值：成功时返回指向内存块的指针，失败时返回 NULL。

📌 realloc

realloc 用于调整已分配内存块的大小，支持内存块的扩展或缩减。

原型：

void *realloc(void *ptr, size_t new_size);
  • 参数：
    • ptr：指向原内存块的指针。
    • new_size：新的内存大小。
  • 返回值：返回一个新的指针，指向重新分配的内存块。如果内存分配失败，返回 NULL。

示例：

arr = (int *)realloc(arr, 10 * sizeof(int)); // 扩展为 10 个整数

📌 free

free 用于释放先前分配的内存块。

原型：

void free(void *ptr);
  • 参数：ptr：指向要释放的内存块的指针。

4️⃣ 进程控制

📌 exit

exit 用于终止程序的执行，并返回指定的退出状态。

原型：

void exit(int status);
  • 参数：status：返回给操作系统的退出状态，0 表示正常终止，非 0 表示异常终止。

示例：

if (error) {
    exit(1); // 非正常退出
}
exit(0); // 正常退出

📌 abort

abort 用于强制程序异常终止，并生成一个核心转储文件。

原型：

void abort(void);
  • 返回值：无返回值，程序会被立即终止。

📌 atexit

atexit 用于注册程序退出时调用的函数。

原型：

int atexit(void (*func)(void));
  • 参数：func：指向退出时要调用的函数的指针。
  • 返回值：成功时返回 0，失败时返回非 0。

5️⃣ 转换函数

📌 atoi

atoi 用于将字符串转换为整数。

原型：

int atoi(const char *str);
  • 参数：str：指向要转换的字符串。
  • 返回值：转换后的整数。

📌 atof

atof 用于将字符串转换为浮点数。

原型：

double atof(const char *str);
  • 参数：str：指向要转换的字符串。
  • 返回值：转换后的浮点数。

📌 strtol

strtol 用于将字符串转换为长整型。

原型：

long strtol(const char *str, char **endptr, int base);
  • 参数：
    • str：指向要转换的字符串。
    • endptr：指向指针的指针，返回字符串的未处理部分。
    • base：数字的进制（如 10 为十进制，16 为十六进制等）。
  • 返回值：转换后的长整型数值。

6️⃣ 随机数生成

📌 rand

rand 用于生成一个随机整数。

原型：

int rand(void);
  • 返回值：生成的随机整数，范围从 0 到 RAND_MAX（通常是 32767）。

📌 srand

srand 用于设置 rand 函数的种子，影响随机数生成的结果。

原型：

void srand(unsigned int seed);
  • 参数：seed：种子值。

示例：

srand(time(0));  // 使用当前时间作为种子
int r = rand();  // 生成随机数

7️⃣ 退出程序

📌 exit

exit 用于终止程序的执行，并返回指定的退出状态。

8️⃣ 示例代码

📌 示例：动态内存分配

该示例展示了如何使用 malloc 动态分配内存并使用它。

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

int main() {
    int *arr;
    int n = 5;

    arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i * 10;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    free(arr);
    return 0;
}

输出：

0 10 20 30 40

解释：

  1. 使用 malloc 动态分配内存。
  2. 初始化内存并打印值。
  3. 使用 free 释放内存。

9️⃣ 参考资料

📖 C 标准库 – <stdlib.h> 官方文档
📖 GNU C Library – stdlib.h
📖 ISO C 标准（PDF）

📌 总结

<stdlib.h> 是 C 标准库中用于执行程序控制、内存管理、转换操作和生成随机数的核心头文件。它提供了许多实用函数，如内存分配、进程控制、字符串转换等，几乎所有 C 程序都需要依赖这一库。