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C語言常用函式教學：標準函式庫與入門必學技巧總整理

標準函式庫
目次

1. 什麼是C語言的函式？其基本功能介紹

在C語言中，函式是一段用來執行特定任務的程式碼區塊，是避免重複程式碼與整理程式結構的重要元素。善用函式能提升程式的重用性，也能減少程式錯誤。本文將依類別整理C語言中常用的函式，並分別說明其功能與用法。

2. 什麼是標準C函式庫？概要與活用方式

標準C函式庫的概要

C語言的標準函式庫提供一系列讓程式設計師高效率執行各種操作的函式群。例如字串處理、輸入輸出、記憶體管理、數學運算等常見操作，大多都可透過標準函式庫來實現。善用標準函式庫能省下自行開發函式的時間，也能輕鬆使用可靠的功能。

如何使用標準函式庫

要使用標準函式庫的功能，需在程式開頭引入對應的標頭檔。標頭檔內含函式的宣告與定義，只要在程式開頭include即可自由使用相關函式。

#include <stdio.h>  // 標準輸入輸出
#include <stdlib.h> // 記憶體管理與程序控制
#include <string.h> // 字串處理

3. 各類常用函式一覽

字串處理函式

C語言標準函式庫提供多種字串處理函式，以下介紹幾個常用範例。

  • strcpy
    將來源字串複製到指定的緩衝區。使用時須確保目標緩衝區大小足夠。
  #include <stdio.h>
  #include <string.h>

  int main() {
      char source[] = "Hello, World!";
      char destination[50];
      strcpy(destination, source);
      printf("複製後的字串: %s
", destination);
      return 0;
  }
  • strcat
    將兩個字串結合在一起。使用時需確保結合目標緩衝區大小足夠。
  #include <stdio.h>
  #include <string.h>

  int main() {
      char str1[50] = "Hello";
      char str2[] = ", World!";
      strcat(str1, str2);
      printf("結合後的字串: %s
", str1);
      return 0;
  }
  • strlen
    取得字串長度（不包含結尾的null字元）。
  #include <stdio.h>
  #include <string.h>

  int main() {
      char str[] = "Hello, World!";
      size_t length = strlen(str);
      printf("字串長度: %zu
", length);
      return 0;
  }

輸入輸出相關函式

C語言提供多種標準輸入輸出函式來處理資料的讀取與顯示。

  • printf
    用於格式化並輸出字串。特別適合除錯或顯示執行結果。
  #include <stdio.h>

  int main() {
      printf("Hello, World!
");
      return 0;
  }
  • scanf
    用於從標準輸入讀取數值。可指定輸入格式，支援多種型態的資料。
  #include <stdio.h>

  int main() {
      int number;
      printf("請輸入一個數字: ");
      scanf("%d", &number);
      printf("輸入的數字是: %d
", number);
      return 0;
  }
  • fgets
    從標準輸入讀取字串，比scanf更能避免緩衝區溢位，安全性較高。
  #include <stdio.h>

  int main() {
      char buffer[100];
      printf("請輸入字串: ");
      fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
      printf("輸入的字串為: %s
", buffer);
      return 0;
  }

記憶體管理函式

為了提升程式效率，C語言常用下列動態記憶體管理函式。

  • malloc
    動態分配指定大小的記憶體。成功時回傳記憶體位址，失敗時回傳NULL。
  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>

  int *ptr;
  ptr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
  if (ptr == NULL) {
      printf("記憶體分配失敗。
");
      return 1;
  }
  printf("記憶體已成功分配。
");
  free(ptr); // 使用完畢後記得釋放記憶體
  return 0;
  • free
    釋放已動態分配的記憶體。用完一定要釋放，以防記憶體洩漏。
  free(ptr);

4. 新手必學的基礎函式

對於剛開始學習C語言的新手來說，最先要學會的重點函式主要是標準輸入輸出與基礎字串操作函式。

  • printf與scanf：入門必學的基本輸入輸出函式。
  • fgets：用於安全讀入字串。
  • strcpy與strlen：字串複製與長度取得。
  • malloc與free：動態記憶體管理的基礎函式。

5. 結論

C語言的函式能大幅提升程式的效率與可讀性。善用標準函式庫，能簡化複雜的操作，對於初學者來說更是不可或缺的利器。正確認識與使用各種函式，將有助於開發出高品質程式。

下次將進一步說明其他實務上常用的函式及其應用範例。

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