常用库函数

常用C++函数

编程通常依赖可复用工具来简化任务。以下是按使用场景组织的核心函数和I/O操作的精要说明——无代码，仅关键细节。

1. 数据操作

• abs(x)：返回 \(x\) 的绝对值 \(x\) 属于 int ; llabs()用于 long long，fabs()用于 double

• swap(a, b)：交换两个变量的值（适用于所有基本类型如 int、char）

• floor(x)：向下取整，返回 \(\le x\) 的最大整数（例：3.8 → 3，-2.1 → -3）

• ceil(x)：向上取整，返回 \(\ge x\) 的最小整数（例：3.2 → 4，-2.9 → -2）

• log(x)：计算正数 \(x\) 的自然对数（以 \(e\) 为底）

• log10(x)：计算正数 $x $的常用对数（以 \(10\) 为底）

• pow(x, n)：计算 \(x^n\)（对于大 \(n\) 通常使用"快速幂"优化，常配合模运算确保安全）

2. 字符串处理

• getline(cin, s)：读取整行到字符串 \(s\) 中
• substr(pos, len)：从字符串s中提取子串——从索引 pos（0起始）开始，取len个字符（省略 len 则取到末尾）
• stoi()：将数字字符串（如"123"）转换为 int ；stoll()用于 long long，stof()用于 float
• tolower(c)：将单个大写字符 \(c\) 转换为小写（例：'A' → 'a'）
• toupper(c)：将单个小写字符 \(c\) 转换为大写（例：'b' → 'B'）

3. 二进制相关（C++内置函数）

• __builtin_ctz(x)：计算 \(x\) 二进制形式中末尾零的个数（\(x \gt 0\)，例如： \(8 = (1000)_2 \to 3\) 个 \(0\)）
• __builtin_popcount(x)：计算 \(x\) 二进制形式中 1 的个数
• __builtin_clz(x)：计算 \(x\) 二进制中前导零个数（\(x\gt 0\)，例如 \(8=(1000)^2 \to 3\) 个 \(0\)）。
• __builtin_parity(x)：判断 \(x\) 二进制中 \(1\) 的个数奇偶性（odd → 1，even → 0）。

4. 输入/输出（I/O）

核心工具

• cin >> x：读取一个数据片段（int、string等）到 \(x\) 中（在空格, 制表符，换行符处停止）
• cout << x：将 \(x\) 输出
• scanf/printf：更快的C风格I/O（需要格式说明符匹配数据类型）
• stringstream 重载了 << 和 >> 运算符，用法与 cout/cin 一致。一般当使用完 getline 且不知道这一行有多少元素时使用。例如 stringstream ss(str) ，我们可以通过 ss 取出 str中的元素，例如： ss >> x 。

关键格式说明符（用于scanf/printf）

说明符	使用场景	示例结果
%d	int	42 → "42"
%lld	long long	12345678901 → "12345678901"
%c	char	'a' → "a"
%s	string（字符数组）	"test" → "test"
%lf	double	3.14 → "3.14"
%.xlf	double （保留x位小数）	3.1415 → "3.14"
%0md	int （补0至m宽度）	42→"00042"
%-md	int （左对齐至m宽度）	42→"42 "

freopen()

将标准输入/输出重定向到文件：

• freopen("1.in", "r", stdin)：从"1.in"读取输入（替代键盘）
• freopen("1.out", "w", stdout)：保存输出到"1.out"（替代控制台）

5. 排序

• sort(first, last)：对 \([first, last)\) 区间元素排序（默认升序），支持自定义比较函数。适用于数组、动态数组等可迭代容器。
• lower_bound(first, last, val)：在有序 \([first, last)\) 中找第一个 \(\ge\) val 的迭代器，不存在则返回 last。
• upper_bound(first, last, val)：在有序 \([first, last)\) 中找第一个 \(\gt\) val 的迭代器，不存在则返回 last。
• reverse(first, last)：反转 \([first, last)\) 区间元素（如字符串 "abc"→"cba"）。
• next_permutation(first, last)：生成当前序列的下一个字典序排列（需初始有序），返回 bool（无下一个则 false）。

6. 初始化和复制

• memset(a, value, sizeof a)：用value初始化内存块（数组a）。常用值：0、-1、0x3f、0xff
• memcpy(destination, src, size)：从 src 复制 size 字节到 destination（比手动循环快，需确保内存不重叠）。