【单片机 C语言】单片机学习过程中常见C库函数（学习笔记）

 memset()

 ​C 标准库 - <string.h>

string .h 头文件定义了一个变量类型、一个宏和各种操作字符数组的函数。

<string.h> 是 C 标准库中的一个头文件，提供了一组用于处理字符串和内存块的函数。这些函数涵盖了字符串复制、连接、比较、搜索和内存操作等。

 描述

void *memset(void *str, int c, size_t n)

参数	说明
*str	指向要填充的内存区域的指针，使用时需要确保 ptr 指向的内存区域足够大，避免发生越界访问
c	要设置的值，通常是一个无符号字符，通常是一个 int 类型的值，但实际上只使用了该值的低8位。这意味着在范围 0 到 255 之外的其他值可能会产生未定义的行为
n	要被设置为该值的字节数，通常是通过 sizeof() 或其他手段计算得到的

 sizeof()  

sizeof() 函数是一个运算符而不是函数，用于计算一个类型或变量所占用的内存字节数。可以用它来获取任何类型的数据的字节数，包括基本数据类型、数组、结构体、共用体等等。

语法形式

sizeof 运算符有两种使用形式：

• 计算数据类型的大小：sizeof(数据类型)
• 计算变量的大小：sizeof(变量名) 或者 sizeof 变量名 

sizeof(int)  // 输出 4，即整型变量占用 4 个字节
int x;
sizeof(x)  // 输出 4，即整型变量 x 占用 4 个字节char s[] = "Hello, world!";
sizeof(s)  // 输出 14，即字符串 s 中有 14 个字符（包括结尾的空字符 '\0'）

memset() 函数将指定的值 c 复制到 str 所指向的内存区域的前 n 个字节中，这可以用于将内存块清零'\0' 或设置为特定值。

实例1 

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() 
{char buffer[100];// 将buffer数组的所有元素初始化为 '\0'memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));return 0;
}

实例2

#include <stdio.h>    //包含标准输入输出库的头文件，以便使用puts函数进行输出操作
#include <string.h>    //包含字符串处理函数的头文件，这里使用的strcpy和memset函数都声明在这个头文件中int main ()
{// 定义一个大小为50的字符数组char str[50];// 使用strcpy函数将字符串复制到str数组中strcpy(str,"This is string.h library function");// 使用puts函数输出字符串puts(str);// 使用memset函数将str数组的前7个字符设置为'$'memset(str,'$',7);// 再次使用puts函数输出修改后的字符串puts(str);return(0);
}

 打印结果

This is string.h library function
$$$$$$$ string.h library function

在一些情况下，需要快速初始化大块内存为零或者特定值，memset() 可以提供高效的实现。在清空内存区域或者为内存区域赋值时，memset() 是一个常用的工具函数。

#include <stdio.h>
#include <string.h> int main() 
{char buffer[10];// 将 buffer 数组的前5个字节设置为字符 'A'，并添加字符串终止符memset(buffer, 'A', 5);buffer[5] = '\0'; // 确保添加字符串终止符printf("Buffer after memset: %s\n", buffer);// 将 buffer 数组清零，使用 '\0' 替代 0memset(buffer, '\0', sizeof(buffer)); // 使用'\0'确保一致性及可读性printf("Buffer after memset: %s\n", buffer);return 0;
}

打印结果

Buffer after memset: AAAAA
Buffer after memset: 

注意事项

• 字符串结束标志：使用%s输出字符串时，函数会从指定的字符串起始地址开始输出字符，直到遇到字符串结束标志'\0'才会停止。所以，确保字符串以'\0'结尾是很重要的，不然可能会输出多余的字符。
• 参数匹配：在使用%s时，对应的参数必须是一个指向以'\0'结尾的字符数组（也就是字符串）的指针。如果参数类型不匹配，可能会导致未定义行为。

 strlen()

   ​C 标准库 - <string.h>

描述

C 库函数 size_t strlen(const char *str) 计算字符串 str 的长度，直到空结束字符，但不包括空结束字符。 

size_t 是 C 和 C++ 编程语言里的一种数据类型，主要用于表示对象的大小或者数组的长度。

const 是一个类型修饰符，其主要作用是把变量或者对象声明为常量，以此来保证它们的值在程序运行期间不会被修改。

size_t strlen(const char *str)

参数	说明
*str	要计算长度的字符串

 返回值：该函数返回字符串的长度。

 实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main ()
{// 定义一个大小为 50 的字符数组 str，用于存储字符串char str[50];// 定义一个整型变量 len，用于存储字符串的长度int len;// 使用 strcpy 函数将字符串 "This is runoob.com" 复制到字符数组 str 中// strcpy 函数的原型是 char *strcpy(char *dest, const char *src);// 它会把 src 指向的字符串复制到 dest 指向的数组中，并且会复制字符串结束标志 '\0'strcpy(str, "This is runoob.com");// 使用 strlen 函数计算字符数组 str 中字符串的长度// strlen 函数的原型是 size_t strlen(const char *s);// 它会从 s 指向的字符开始，逐个字符计数，直到遇到字符串结束标志 '\0' 为止// 注意，strlen 计算的长度不包括字符串结束标志 '\0'len = strlen(str);// 使用 printf 函数输出字符串及其长度// %s 是格式说明符，用于输出字符串// %d 是格式说明符，用于输出十进制整数printf("|%s| 的长度是 |%d|\n", str, len);// main 函数返回 0，表示程序正常结束return(0);
}

打印结果

|This is runoob.com| 的长度是 |18|

 sizeof() 和 strlen()区别：C 语言关于sizeof() 和 strlen()区别 | 菜鸟教程

strstr()

 C 标准库 - <string.h>

描述 

 C 库函数 char *strstr(const char *haystack, const char *needle) 在字符串 haystack 中查找第一次出现字符串 needle 的位置，不包含终止符 \0。

 char *strstr(const char *haystack, const char *needle);

参数	说明
*haystack	要被搜索的主字符串，即较大的字符串，通常是一个以 '\0' 结尾的字符数组。该参数被声明为 const char *，表示函数不会修改这个字符串的内容
*needle	要查找的子字符串，同样是一个以 '\0' 结尾的字符数组

strstr() 函数用于在字符串 haystack 中查找子字符串 needle 的第一次出现位置。如果找到，则返回指向该位置的指针；如果未找到，则返回 NULL。

返回值

• 如果在 haystack 中找到了 needle 子字符串，函数返回一个指向 needle 在 haystack 中首次出现位置的指针。
• 如果 needle 是空字符串，则返回 haystack 本身。
• 如果在 haystack 中没有找到 needle 子字符串，则返回 NULL。

 实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {// 定义一个指向常量字符的指针 haystack，// 并初始化为一个包含多个字符的字符串，作为被搜索的主字符串const char *haystack = "Hello, World! This is a test.";// 定义一个指向常量字符的指针 needle，// 并初始化为一个较短的字符串，作为要在主字符串中查找的子字符串const char *needle = "World";// 调用 strstr 函数，该函数用于在 haystack 中查找 needle 首次出现的位置// 若找到，返回指向该位置的指针；若未找到，返回 NULL// 将函数返回结果存储在指针变量 result 中char *result = strstr(haystack, needle);// 判断 result 是否不为 NULL，即是否找到了子字符串if (result != NULL) {// 如果找到了子字符串，使用 printf 函数输出信息// 输出子字符串及其在主字符串中首次出现位置开始的后续内容printf("子字符串 '%s' 在主字符串中首次出现的位置是: %s\n", needle, result);} else {// 如果未找到子字符串，使用 printf 函数输出提示信息printf("未找到子字符串 '%s'\n", needle);}// main 函数返回 0，表示程序正常结束return 0;
}

打印结果

子字符串 'World' 在主字符串中首次出现的位置是: World! This is a test.

 strcat()

 C 标准库 - <string.h>

描述 

strcat() 是 C 语言标准库 <string.h> 中的一个函数，其作用是将一个字符串追加到另一个字符串的末尾

char *strcat(char *dest, const char *src); 

C 库函数 char *strcat(char *dest, const char *src) 把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾。  

参数	说明
*dest	目标字符串，也就是要被追加内容的字符串。它必须是一个足够大的字符数组，以容纳原字符串和要追加的字符串以及字符串结束符 '\0'
*src	源字符串，即要追加到目标字符串末尾的字符串，该字符串不会覆盖目标字符串

 返回值：函数返回一个指向目标字符串 dest 的指针，方便进行链式调用。

实例 

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char dest[50] = "Hello, ";const char *src = "World!";// 调用 strcat 函数将 src 追加到 dest 的末尾strcat(dest, src);printf("拼接后的字符串是: %s\n", dest);return 0;
}

工作原理

strcat() 函数会先找到目标字符串 dest 的末尾（即 '\0' 字符的位置），然后将源字符串 src 的内容复制到该位置，包括 src 的字符串结束符 '\0'。

注意事项

• 目标数组大小：使用 strcat() 时，必须确保目标数组 dest 有足够的空间来容纳源字符串 src。如果 dest 数组空间不足，会导致缓冲区溢出，这是一个严重的安全问题。
• 字符串结束符：目标字符串 dest 必须以 '\0' 结尾，否则 strcat() 函数可能无法正确找到字符串的末尾，从而导致未定义行为。

 strcpy()

 C 标准库 - <string.h>

 描述

strcpy() 是 C 语言标准库 <string.h> 中的一个函数，用于将一个字符串复制到另一个字符数组中

char *strcpy(char *dest, const char *src); 

 作用：把 src 所指向的字符串复制到 dest。  

参数	说明
*dest	指向用于存储复制内容的目标数组，也就是要将字符串复制到的地方。它必须有足够的空间来容纳源字符串（包含字符串结束符 '\0'）
*src	要复制的字符串，是一个以 '\0' 结尾的字符序列，函数会将其内容复制到目标数组中

返回值：函数返回一个指向目标字符数组 dest的指针，这样设计方便进行链式调用。

实例 

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char dest[20];const char *src = "Hello, World!";// 调用 strcpy 函数将 src 复制到 deststrcpy(dest, src);printf("复制后的字符串是: %s\n", dest);return 0;
}

工作原理

strcpy() 函数会从源字符串 src 的起始位置开始，逐个字符地将字符复制到目标数组 dest 中，直到遇到源字符串的结束符 '\0'。复制完成后，结束符 '\0' 也会被复制到目标数组中，以此确保目标数组存储的是一个合法的字符串。

注意事项

• 目标数组大小：使用 strcpy() 时，要保证目标数组 dest 有足够的空间来存储源字符串及其结束符。如果 dest 数组空间不足，会引发缓冲区溢出问题，这是一种严重的安全隐患。
• 覆盖原有内容：strcpy() 会覆盖目标数组 dest 中原有的内容。如果 dest 之前已经存储了数据，复制操作会将其覆盖。

puts()

 C 标准库 - <stdio.h>

puts() 是 C 语言标准库 <stdio.h> 中的一个函数，主要用于将字符串输出到标准输出设备（通常是控制台），并在输出结束后自动添加一个换行符 

int puts(const char *s); 

s：指向要输出的字符串的指针，该字符串必须以空字符 '\0' 结尾 。

返回值

• 如果输出成功，puts() 函数返回一个非负整数（通常是一个表示成功输出的正数）。
• 如果输出过程中发生错误，函数返回 EOF（通常定义为 -1），EOF 是 <stdio.h> 中定义的一个宏，用于表示文件结束或输入输出错误。

 实例

#include <stdio.h>int main() 
{const char *message = "Hello, World!";int result = puts(message);if (result == EOF) {printf("输出过程中发生错误。\n");} else {printf("字符串输出成功。\n");}return 0;
}

工作原理

puts() 函数会从指针 s 所指向的位置开始，逐个字符地输出字符串，直到遇到字符串结束符 '\0' 为止。在输出完字符串后，它会自动在末尾添加一个换行符 '\n'，这意味着每次调用 puts() 后，下一次的输出会从新的一行开始。

与 printf() 的比较

• 功能差异：puts() 主要用于输出字符串并自动添加换行符，功能相对单一；而 printf() 是一个格式化输出函数，可以根据格式说明符输出不同类型的数据，功能更加灵活和强大。
• 使用场景：如果只需要输出一个字符串并换行，使用 puts() 会更简洁；如果需要对输出进行格式化，例如输出不同类型的数据、控制输出的宽度和精度等，则应该使用 printf()。

atoi()

C 标准库 - <stdlib.h>

描述 

int atoi(const char *nptr); 

作用：把参数 nptr 所指向的字符串转换为一个整数（类型为 int 型）。  

• nptr：这是一个指向要转换的字符串的指针。该字符串可以包含可选的前导空白字符（如空格、制表符等），接着可以是一个可选的正负号（+ 或 -），然后是一系列的数字字符。函数会尝试将这样的字符串转换为对应的整数值。

返回值

• 若字符串能够成功转换为整数，atoi() 函数会返回转换后的整数值。
• 若字符串不能被正确转换，比如字符串中不包含有效的数字字符，函数会返回 0。

 实例1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {const char *str1 = "12345";const char *str2 = "  -678";const char *str3 = "abc123";int num1 = atoi(str1);int num2 = atoi(str2);int num3 = atoi(str3);printf("字符串 '%s' 转换后的整数是: %d\n", str1, num1);printf("字符串 '%s' 转换后的整数是: %d\n", str2, num2);printf("字符串 '%s' 转换后的整数是: %d\n", str3, num3);return 0;
}

打印结果

字符串 '12345' 转换后的整数是: 12345
字符串 '  -678' 转换后的整数是: -678
字符串 'abc123' 转换后的整数是: 0

注意事项

• 溢出问题：atoi() 函数不会对转换结果进行溢出检查。如果字符串表示的数值超出了 int 类型的取值范围，会产生未定义行为。
• 错误处理：atoi() 函数在遇到无法转换的字符串时只会返回 0，无法明确区分是字符串表示的数值为 0 还是转换失败。

 printf()函数

C 标准库 - <stdio.h>

C 库函数 – printf() | 菜鸟教程

 printf()规定符

• %d 十进制有符号整数
• %u 十进制无符号整数
• %f 浮点数
• %s 字符串
• %c 单个字符
• %p 指针的值
• %e 指数形式的浮点数
• %x, %X 无符号以十六进制表示的整数
• %o 无符号以八进制表示的整数
• %g 把输出的值按照 %e 或者 %f 类型中输出长度较小的方式输出
• %p 输出地址符
• %lu 32位无符号整数
• %llu 64位无符号整数
• %% 输出百分号字符本身。

上述部分笔记来自C库函数-菜鸟教程