C语言实例_math.h库函数功能及其用法详解

一、前言

数学在计算机编程中扮演着至关重要的角色，C语言的math.h头文件提供了一系列的函数和工具，用于数学计算和常用数学函数的实现。这些函数包括数值运算、三角函数、指数对数函数等，为开发人员提供了强大的数学处理能力。本文将对math.h头文件中的所有函数进行全面介绍，包括功能和使用方法，以帮助大家更好地理解和利用该头文件。

在 C 语言中，math.h 头文件提供了许多与数学运算相关的函数和宏。以下是该头文件中常用的函数和宏及其功能的详细介绍：

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二、函数功能介绍

【1】基本数学运算函数

• double sin(double x)：计算正弦函数的值。
• double cos(double x)：计算余弦函数的值。
• double tan(double x)：计算正切函数的值。
• double asin(double x)：计算反正弦函数的值。
• double acos(double x)：计算反余弦函数的值。
• double atan(double x)：计算反正切函数的值。
• double atan2(double y, double x)：计算给定直角坐标系中点（x，y）的反正切函数值。
• double sinh(double x)：计算双曲正弦函数的值。
• double cosh(double x)：计算双曲余弦函数的值。
• double tanh(double x)：计算双曲正切函数的值。
• double exp(double x)：计算指数函数的值。
• double log(double x)：计算自然对数函数的值。
• double log10(double x)：计算以 10 为底的对数函数的值。
• double pow(double x, double y)：计算 x 的 y 次幂。
• double sqrt(double x)：计算平方根函数的值。
• double ceil(double x)：向上取整，返回不小于 x 的最小整数值。
• double floor(double x)：向下取整，返回不大于 x 的最大整数值。
• double fabs(double x)：计算绝对值函数的值。

【2】其他常用函数

• double fmod(double x, double y)：计算 x 除以 y 的余数。
• double round(double x)：四舍五入，返回最接近 x 的整数。
• double trunc(double x)：截断，返回 x 的整数部分。
• double modf(double x, double* intpart)：将 x 拆分为整数部分和小数部分，并将整数部分存储在 intpart 中。
• double hypot(double x, double y)：计算两个参数的平方和的平方根。
• double ldexp(double x, int exp)：计算 x 乘以 2 的指定次幂。
• double frexp(double value, int* exp)：将 value 分解为尾数和指数，并将指数存储在 exp 中。
• int isnan(double x)：检查 x 是否是非数值（NaN）。
• int isinf(double x)：检查 x 是否是无穷大。
• int isfinite(double x)：检查 x 是否是有限数。
• double copysign(double x, double y)：返回与 x 绝对值相同但符号与 y 相同的值。
• double erf(double x)：计算误差函数的值。
• double erfc(double x)：计算余误差函数的值。

【3】宏、常量和特殊值

除了上述函数，math.h 头文件还定义了一些宏、常量和特殊值，例如：

• 宏：M_PI、M_E 等代表数学常量。
• 常量：INFINITY、NAN 等表示特殊数值的常量。
• 特殊值：HUGE_VAL、HUGE_VALF、HUGE_VALL 等特殊数值。

这些函数和宏可以在 C 语言中进行各种数学运算和数值处理。

三、用法示例

【1】基本数学运算函数：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double x = 1.5;
    double y = 2.0;

    double result1 = sin(x);
    printf("sin(%.2f) = %.2f\n", x, result1);

    double result2 = pow(x, y);
    printf("%.2f^%.2f = %.2f\n", x, y, result2);

    int result3 = ceil(x);
    printf("ceil(%.2f) = %d\n", x, result3);

    return 0;
}

输出结果：

sin(1.50) = 0.99
1.50^2.00 = 2.25
ceil(1.50) = 2

【2】其他常用函数：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double x = 3.7;
    double intpart;
    double fractpart;

    fractpart = modf(x, &intpart);
    printf("x = %.2f, integer part = %.2f, fractional part = %.2f\n", x, intpart, fractpart);

    double distance = hypot(3.0, 4.0);
    printf("Distance from origin to point (3, 4) is %.2f\n", distance);

    double value = 1234.56;
    int exp;
    double mantissa = frexp(value, &exp);
    printf("Value = %.2f, mantissa = %.2f, exponent = %d\n", value, mantissa, exp);

    return 0;
}

输出结果：

x = 3.70, integer part = 3.00, fractional part = 0.70
Distance from origin to point (3, 4) is 5.00
Value = 1234.56, mantissa = 0.97, exponent = 11