6.5.2　标准函数库

标准函数库提供了一些数据类型转换以及存储器分配等操作函数。标准函数的原型声明包含在头文件stdlib.h中，标准函数库的函数如表6.7所示。下面介绍常用的一些函数。

1.字符串转换函数atoi、atol和atof

字符串转换函数atoi、atol和atof的函数原型如下。

float atoi（char*sl）；

float atol（char*sl）；

float atof（char*sl）；

这些字符串转换函数用于将字符串转换成特定的数值类型，下面分别进行介绍。

❑函数atoi用于将字符串sl转换成整型数值。输入字符串sl的格式为：[whitespace][{+/-}]数字。其中，whitespace可由空格、/、制表符组成，数字可以是一个或多个十进制数。

❑函数atol用于将字符串sl转换成长整型数值。输入字符串sl中必须包含与规定长整型数值相符的数。输入字符串的格式为：[whitespace][{+/-}]数字。其中，whitespace可由空格、/、制表符组成，数字可以是一个或多个十进制数。当该函数遇到第一个不能构成数字的字符时，将立刻停止对输入字符的读取。

❑函数atof用于将字符串sl转换成浮点数值。输入字符串sl中必须包含与浮点值规定相符的数。输入字符串的格式为：[{+/-}]数字[.数字][{e/E}[{+/-}]数字]。当该函数遇到第一个不能构成数字的字符时，将立刻停止对输入字符的读取。

字符串转换函数atoi、atol和atof的程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

char str1[]=“1212”；//声明并初始化变量

char str2[]=“987654321”；

char str3[]=“37.14”；

int i；//声明变量

long l；

float f；

//初始化串口

i=atoi（str1）；//调用atoi函数

printf（“atoi（%s）=%d\n”，str1，i）；//输出结果

l=atol（str2）；//调用atol函数

printf（“atol（%s）=%ld\n”，str2，l）；//输出结果

f=atof（str3）；//调用atof函数

printf（“atof（%s）=%f\n”，str3，f）；//输出结果

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

atoi（1212）=1212

atoll（987654321）=987654321

atof（37.14）=37.140000

在该程序中，首先定义并初始化变量，接着分别调用atoi、atol和atof函数进行字符串转换，并使用printf函数输出转换后的结果。

2.带返回指针的字符串转换函数strtod、strtol和strtoul

带返回指针的字符串转换函数strtod、strtol和strtoul的原型如下。

float strtod（const chars，char*ptr）；

long strtol（const chars，char*ptr，unsigned char base）；

unsigner long strtoul（const chars，char*ptr，unsigned char base）；

这些带返回指针的字符串转换函数将字符串转换成特定的数值类型，同时返回未转换部分的指针。下面分别进行介绍。

❑函数strtod将输入字符串s转换成浮点型数据。字符串s的格式为：[{+/-}]数字[.数字][{e/E}[{+/-}]数字]。在进行转换的时候，字符串s前面的空格、/、制表符将被忽略。

❑函数strtol将输入字符串s转换成long型数值。字符串s的格式为：[whitespace][{+/-}]数字。其中，whitespace可由空格、/、制表符组成，在进行转换时将被忽略。

❑函数strtoul将输入字符串s转换成unsigned long型数值，溢出时则返回ULONG_MAX。字符串s的格式为：[whitespace][{+/-}]数字。其中，whitespace可由空格、/、制表符组成，在进行转换时将被忽略。

在使用strtol函数和strtoul函数时，base值用于指定基数，通常具有如下含义。

❑如果base的值为0，则数据可以为十进制、八进制、十六进制格式。

❑如果base的值为2～36，表示制定基数的一个整数，字母a～z或A～Z分别表示数据10～36，只有小于base的字母才有效。此时数据为一个字母或数字的非零序列。

在这几个函数中，指针ptr指向输入字符串s中已经转换部分后面的第一个字符。如果不进行转换，则ptr被设为字符串的值，同时返回0。这里举例讲解这些函数在程序中的应用。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

char str1[]=“27.34 Hello”；//声明并初始化变量

char str2[]=“987654321 Hello”；

char str3[]=“1234ABCD Hello”；

char*ptr；

float f1；

long l；

unsigned long ul；

//初始化串口

f1=strtod（str1，＆ptr）；//调用函数

printf（“strtod（%s）=%f，%s\n”，str1，f1，ptr）；//输出结果

l=strtol（str2，＆ptr，10）；//调用函数

printf（“strtol（%s）=%ld，%s\n”，str2，l，ptr）；//输出结果

ul=strtoul（str3，＆ptr，16）；//调用函数

printf（“strtoul（%s）=%lx，%s\n”，str3，ul，ptr）；//输出结果

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

strtod（27.34 Hello）=27.340000，Hello

strtol（987654321 Hello）=987654321，Hello

strtoul（1234ABCD Hello）=1234abcd，Hello

在该程序中，首先初始化字符串，然后分别调用strtod、strtol和strtoul函数进行字符串转换，并使用printf函数打印输出结果。

3.随机函数rand

随机函数rand的函数原型如下。

int rand（）；

随机函数rand用于产生伪随机数，函数rand返回一个0～32767之间的伪随机数。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

int i；//声明并初始化变量

//初始化串口

for（i=0；i＜10；i++）

{

printf（“%d”，rand（））；//输出随机数

}

printf（“\n”）；

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

9637 25590 11647 21795 26141 22977 21459 4675 9635 26793

在该程序中，调用rand函数通过串口0输出10个随机数。

4.随机种子函数srand

随机种子函数srand的函数原型如下。

void srand（int n）；

随机种子函数srand用来初始化随机数发生器的随机种子。如果不使用srand函数，则对rand函数的相继调用将产生相同的随机序列。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

int i；//声明并初始化变量

//初始化串口

srand（37）；//随机种子

for（i=0；i＜10；i++）

{

printf（“%d”，rand（））；//输出随机数

}

printf（“\n”）；

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

25555 19180 4659 21952 16351 2606 31611 4983 11567 6907

在该程序中，首先调用srand函数初始化随机种子，然后调用rand函数通过串口输出10个随机数。

5.数组内存分配函数calloc

数组内存分配函数calloc的函数原型如下。

void*calloc（unsigned int n，unsigned int size）；

其中，n为数组元素的个数，size为数组中每个元素的大小。数组内存分配函数calloc用于为n个元素的数组分配内存空间。该函数所分配的内存区域用0进行初始化，函数的返回值为已分配的内存单元起始地址，如果分配不成功则返回0。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

int*ptr；//指针指向有15个整型元素的数组

//初始化串口

ptr=calloc（15，sizeof（int））；//调用calloc函数

if（ptr==NULL）

printf（“Fail allocating array\n”）；

else

printf（“New array address is%ptr\n”，（void*）ptr）；//输出数组地址

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

New array address is x：0010

在该程序中，首先定义变量，接着调用calloc函数申请15个内存。如果申请成功，则通过串口输出申请到的数组的地址，否则将输出错误信息。

6.释放内存函数free

释放内存函数free的函数原型如下。

void free（void xdata*p）；

其中，指针p指向待释放的存储区域。p必须是以前用calloc、malloc或realloc函数分配的存储区域，如果p为NULL，则该函数无效。释放内存函数free用于释放前面已分配的内存空间，经free函数所被释放的存储区域可以参与以后的分配。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

int*p；//指针指向有15个整型元素的数组

//初始化串口

p=calloc（15，sizeof（int））；//申请内存

if（p！=NULL）

{

printf（“New array address is%p\n”，（void*）p）；//输出地址

free（p）；//释放内存

printf（“Memory free\n”）；

}

else

{

printf（“Fail allocating array\n”）；

}

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

New array address is x：0200

Memory free

在该程序中，首先定义变量，接着调用calloc函数申请21个内存。如果申请成功，则通过串口输出数组的地址，并通过free函数释放该内存，否则输出错误信息。

7.初始化内存函数init_mempool

初始化内存函数init_mempool的函数原型如下。

void init_mempool（void xdata*p，unsigned int size）；

其中，指针p为存储区首地址，size为存储区大小。初始化内存函数init_mempool可对被函数calloc、malloc、free或realloc管理的内存存储区域进行初始化。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

unsigned char xdata malloc_mempool[0x100]；

void main（void）//主函数

{

int i；//声明变量

xdata void*p；

//初始化串口

init_mempool（＆malloc_mempool，sizeof（malloc_mempool））//调用init_mempool函数

p=malloc（80）；

//调用malloc函数

for（i=0；i＜80；i++）//循环赋值

（（char*）p）[i]=i；

free（p）；//释放内存

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行。在该程序中，调用init_mempool函数初始化内存，并用malloc函数申请内存空间。程序中通过循环赋值对申请的内存进行写操作，最后通过free函数释放申请到的内存空间。

8.内存分配函数malloc

内存分配函数malloc的函数原型如下。

void*malloc（unsigned int size）；

其中，size为分配的空间大小，返回值为指向所分配内存的指针。内存分配函数malloc用于在内存中分配指定大小的存储空间，如果返回NULL，则表示没有足够的内存空间可用。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

int*p；//指针指向整型元素

//初始化串口

p=malloc（15）；//申请内存

if（p==NULL）

printf（“Fail allocating array\n”）；

else

printf（“New array address is%p\n”，（void*）p）；//输出地址

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

New array address is x：0000

在该程序中，首先调用malloc函数申请15个内存。如果申请成功，则通过串口输出申请到的地址，否则输出错误信息。

9.调整内存大小函数realloc

调整内存大小函数realloc的函数原型如下。

voidrealloc（void xdatap，unsigned int size）；

其中，p为该存储区域的起始地址，size为新分配的存储区域大小。调整内存大小函数realloc用于调整先前分配的存储器区域大小，该函数的返回值为新区域所指向的指针。如果函数返回NULL，则表示没有足够的内存空间可用。该函数在使用时，原内存区域的内容被复制到新内存区域中，如果新内存区域较大，则多出的内存区域不作初始化。程序示例如下。

include＜stdlib.h＞//头文件

include＜stdio.h＞

include＜reg51.h＞

void main（void）//主函数

{

int*p；//指针指向整型元素

int*newp；

//初始化串口

p=malloc（15）；//申请内存

if（p==NULL）

printf（“Fail allocating array\n”）；

else

{

printf（“New array address is%p\n”，（void*）p）；//输出地址

newp=realloc（p，20）；//重新分配内存

if（newp==NULL）

printf（“Fail allocating array\n”）；

else//输出地址

printf（“New array address is%p\n”，（void*）newp）；

}

}

该程序可以在KeilµVision3编译环境中执行，运行的结果如下。

New array address is x：0010

New array address is x：0020

在该程序中，首先定义变量，然后调用malloc函数申请15个内存分配。如果申请成功，则通过串口输出地址，接着使用realloc函数重新分配20个内存空间。最后，通过串口输出相关信息。