Mdr-C-Tutorial

主题

数学库 ​

C 标准库中和“数学”相关的能力，既包含 <math.h> / <complex.h> 这类“直接提供数学函数”的头文件，也包含 <fenv.h> 这样的“控制浮点运算环境”的头文件；此外，C23 还引入了 <stdbit.h> 与 <stdckdint.h>，分别提供位运算工具与带检查的整数算术。

注意

本章以 C 标准为准进行描述。对于 C23 才引入的内容（如 <stdbit.h>、<stdckdint.h>），如果你的实现尚未支持，请把它们当作“可选能力”。

C 语言中和数学相关的库函数分散在好几个头文件当中，包括：

  • math.h
  • complex.h
  • fenv.h
  • float.h
  • stdint.h
  • stdckdint.h
  • stdlib.h

其中，math.h 里有很多常见常用的数学函数；

complex.h 里有一些和复数相关的函数；

fenv.h 里有一些和浮点环境相关的函数；

本章目录 ​

  1. 17.1 <math.h>
  2. 17.2 <complex.h>
  3. 17.3 <tgmath.h>
  4. 17.4 随机数生成
  5. 17.5 <stdbit.h>
  6. 17.6 <stdckdint.h>
  7. 17.7 <fenv.h>

数值函数的错误语义 ​

数学函数并不总是“给出一个正常数值然后结束”。遇到定义域越界、上溢或下溢时，返回值可能是 NaN、无穷大或受实现影响的边界值。阅读 <math.h> 接口时，除了关注函数签名，还要同时关注错误语义与浮点异常语义，这样调用点才能做出稳定判断。

类型路径要与精度目标一致 ​

sinf / sin / sinl 属于同一函数族，但它们对应 float / double / long double 路径。若计算链路目标精度明确，就应在入口处固定函数族，避免在中间步骤来回发生隐式转换。把类型路径固定下来，结果可预测性会更高。

c
#include <math.h>

long double phase(long double x) {
    return sinl(x) + cosl(x);
}

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

把数学与随机、位运算分层阅读 ​

本章同时包含传统数学函数、随机数、位运算与带检查整数算术。它们共享“数值处理”主题，但语义层次不同：<math.h>/<complex.h> 更偏连续数值计算，<stdbit.h>/<stdckdint.h> 更偏离散整数与边界安全。先按语义层次分开掌握，再在项目里组合，理解成本会更低。

习题 ​

#11700
⚡3⏳2

写一个程序：从标准输入读入一个 double（角度，单位为度），输出它对应的弧度值、sin、cos。

要求：

  1. 使用 <math.h>；
  2. 保留 6 位小数输出；
  3. 不要假设输入一定成功（检查输入函数返回值）。