C++中的：功能详解与应用实例

是C++标准库中的一个头文件，它提供了各种通用工具函数，这些函数最初来源于C标准库中的<stdlib.h>，并在C++中进行了标准化和扩展。在C++编程中，头文件具有重要地位，它涵盖了字符串转换、类型转换、随机数生成、内存管理和系统调用等多个方面的功能。

主要功能及函数

1. 字符串转换

   • atoi(const char* str): 将字符串转换为整数。
   • atol(const char* str): 将字符串转换为长整数。
   • atof(const char* str): 将字符串转换为浮点数。
   • strtod(const char* str, char** endptr): 将字符串转换为双精度浮点数。
   • strtol(const char* str, char** endptr, int base): 将字符串转换为长整数，支持指定进制。
   • strtoul(const char* str, char** endptr, int base): 将字符串转换为无符号长整数，支持指定进制。
   • strtoll(const char* str, char** endptr, int base)(C++11): 将字符串转换为长长整数。
   • strtoull(const char* str, char** endptr, int base)(C++11): 将字符串转换为无符号长长整数。

2. 伪随机数生成

   • rand(): 生成一个伪随机数，通常在0到RAND_MAX之间。
   • srand(unsigned int seed): 设置随机数生成器的种子，以确保每次程序运行时生成不同的随机数序列。

3. 动态内存管理

   • malloc(size_t size): 分配指定大小的内存空间。
   • calloc(size_t num, size_t size): 分配指定数量和大小的内存空间，并将其初始化为0。
   • realloc(void* ptr, size_t size): 重新分配已分配内存的大小。
   • free(void* ptr): 释放之前通过malloc或calloc分配的内存空间。

4. 进程控制与环境查询

   • exit(int status): 终止程序执行，并返回一个状态码。
   • abort(): 异常终止一个进程。
   • getenv(const char* name): 获取环境变量的值。
   • system(const char* command): 在新进程中执行操作系统命令。

5. 整数算术

   • abs(int j): 计算整数的绝对值。
   • labs(long j): 计算长整数的绝对值。
   • div(int numer, int denom): 计算两个整数的商和余数。
   • ldiv(long numer, long denom): 计算两个长整数的商和余数。

6. 多字节字符与字符串

   • mblen(const char* s, size_t n): 获取多字节字符的长度。
   • mbtowc(wchar_t* pwc, const char* s, size_t n): 将多字节序列转换为宽字符。
   • wctomb(char* s, wchar_t wc): 将宽字符转换为多字节序列。
   • mbstowcs(wchar_t* pwcs, const char* s, size_t n): 将多字节字符串转换为宽字符串。
   • wcstombs(char* s, const wchar_t* pwcs, size_t n): 将宽字符串转换为多字节字符串。

7. 搜索与排序

   • bsearch(const void* key, const void* base, size_t nmemb, size_t size, int(*compar)(const void*, const void*)): 二进制搜索。
   • qsort(void* base, size_t nmemb, size_t size, int(*compar)(const void*, const void*)): 排序数组元素。

应用实例

以下是一些使用中函数的实例：

1. 使用exit函数

   #include <iostream>
   #include <cstdlib>
   
   int main() {
       std::cout << "This program will exit now." << std::endl;
       exit(0); // 正常退出程序
       return 0; // 这行代码不会被执行
   }
   

2. 使用system函数

   #include <iostream>
   #include <cstdlib>
   
   int main() {
       std::cout << "Executing a system command: dir" << std::endl;
       system("dir"); // 在Windows上显示当前目录的文件和文件夹
       return 0;
   }
   

3. 使用malloc和free函数

   #include <iostream>
   #include <cstdlib>
   
   int main() {
       int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // 分配内存
       if (ptr == NULL) {
           std::cout << "Memory allocation failed." << std::endl;
           return 1;
       }
       for (int i = 0; i < 10; ++i) {
           ptr[i] = i * i; // 使用分配的内存
       }
       for (int i = 0; i < 10; ++i) {
           std::cout << "Element " << i << ": " << ptr[i] << std::endl;
       }
       free(ptr); // 释放内存
       return 0;
   }
   

4. 使用atoi和atof函数

   #include <iostream>
   #include <cstdlib>
   
   int main() {
       std::string str1 = "123";
       std::string str2 = "456.78";
       int num1 = std::atoi(str1.c_str()); // 将字符串转换为整数
       double num2 = std::atof(str2.c_str()); // 将字符串转换为浮点数
       std::cout << "Integer: " << num1 << std::endl;
       std::cout << "Float: " << num2 << std::endl;
       return 0;
   }
   

5. 使用rand和srand函数

   #include <cstdlib>
   #include <iostream>
   #include <ctime>
   
   int main() {
       std::srand(std::time(nullptr)); // 使用当前时间作为随机数种子
       for (int i = 0; i < 5; ++i) {
           std::cout << std::rand() % 100 << " "; // 生成0到99之间的随机数
       }
       std::cout << std::endl;
       return 0;
   }
   

通过这些实例，我们可以看到头文件在C++编程中的广泛应用。它提供了一系列功能强大的函数，使得开发者能够方便地处理字符串转换、随机数生成、内存管理等任务。在实际开发中，合理利用这些函数可以大大提高编程效率和代码质量。