1. assert
assert.h
头文件定义了宏assert()
,用于在运行时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终止运行,这个宏常常被称为“断言”。
assert(PI > 3);
上面代码在程序运行到这一行语句时,验证变量PI
是否大于3,如果确实大于3,程序继续运行,否则就会终止运行,并且给出报错信息提示。
assert()
宏接受一个表达式作为参数,如果该表达式为真(返回值非零),assert()
不会产生任何作用,程序继续运行。
如果该表达式为假(返回值为零),assert()
就会报错,在标准错误流stderr
中写入一条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。
最后,调用abort()
函数终止程序(abort()
函数的原型在stdlib.h
头文件中)。
z = x * x - y * y;
assert(z >= 0);
上面的assert()
语句类似于下面的代码:
if (z < 0) {
puts("z less than 0");
abort();
}
如果断言失败,程序会中断执行,会显示下面的提示:
Assertion failed: (z >= 0), function main, file /Users/assert.c, line 14.
上面报错的格式如下:
Assertion failed: [expression], function [abc], file [xyz], line [nnn].
上面代码中,方括号的部分使用实际数据替换掉。
使用assert()
有几个好处:它不仅能自动标识文件和出问题的行号,还有一种无需更改代码就能开启或关闭assert()
的机制。
如果已经确认程序没有问题,不需要再做断言,就在#include <assert.h>
语句的前面,定义一个宏NDEBUG
。
#define NDEBUG
#include <assert.h>
然后,重新编译程序,编译器就会禁用文件中所有的assert()
语句。
如果程序又出现问题,可以移除这条#define NDBUG
指令(或者把它注释掉),再次编译,这样就重新启用了assert()
语句。
assert()
的缺点是,因为引入了额外的检查,增加了程序的运行时间。
C11 引入了静态断言static_assert()
,用于在编译阶段进行断言判断。
static_assert(constant-expression, string-literal);
static_assert()
接受两个参数,第一个参数constant-expression
是一个常量表达式,第二个参数string-literal
是一个提示字符串。
如果第一个参数的值为false,会产生一条编译错误,第二个参数就是错误提示信息:
static_assert(sizeof(int) == 4, "64-bit code generation is not supported.");
上面代码的意思是,如果当前计算机的int
类型不等于4个字节,就会编译报错。
注意,static_assert()
只在编译阶段运行,无法获得变量的值,如果对变量进行静态断言,就会导致编译错误。
int positive(const int n) {
static_assert(n > 0, "value must > 0");
return 0;
}
上面代码会导致编译报错,因为编译时无法知道变量n
的值。
static_assert()
的好处是,尽量在编译阶段发现错误,避免运行时再报错,节省开发时间。
另外,有些assert()
断言位于函数之中,如果不执行该函数,就不会报错,而static_assert()
不管函数是否执行,都会进行断言判断。
最后,static_assert()
不会生成可执行代码,所以不会造成任何运行时的性能损失。
2.ctype
ctype.h文件中,存在下面这些函数用来判断字符是否属于某种类型。
isalnum()
:是否为字母数字isalpha()
:是否为字母isdigit()
:是否为数字isxdigit()
:是否为十六进制数字符islower()
:是否为小写字母isupper()
:是否为大写字母isblank()
:是否为标准的空白字符(包含空格、水平制表符或换行符)isspace()
:是否为空白字符(空格、换行符、换页符、回车符、垂直制表符、水平制表符等)iscntrl()
:是否为控制字符,比如 Ctrl + Bisprint()
:是否为可打印字符isgraph()
:是否为空格以外的任意可打印字符ispunct()
:是否为标点符号(除了空格、字母、数字以外的可打印字符)
它们接受一个待测试的字符作为参数。注意其参数的类型均为int
,而不是char
,因为它们允许 EOF
作为参数。
如果参数字符属于指定类型,就返回一个非零整数(通常是1
,表示为真),否则返回0
(表示为伪)。
下面是一个例子,用户输入一个字符,程序判断是否为英文字母:
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main(void) {
char ch = getchar();
if (isalpha(ch))
printf("it is an alpha character.\n");
else
printf("it is not an alpha character.\n");
return 0;
}
除此之外还有可以返回字符的某种对应形式,主要有两个函数。
tolower()
:如果参数是大写字符,返回小写字符,否则返回原始参数。toupper()
:如果参数是小写字符,返回大写字符,否则返回原始参数。
// 将字符转为大写
ch = toupper(ch);
注意,这两个函数不会改变原始字符。
3.error
errno.h
声明了一个 int 类型的 errno 变量,用来存储错误码(正整数)。
如果这个变量有非零值,表示已经执行的程序发生了错误:
int x = -1;
errno = 0;
int y = sqrt(x);
if (errno != 0) {
fprintf(stderr, "sqrt error; program terminated.\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
上面示例中,计算一个负值的平方根是不允许的,会导致errno
不等于0
。
如果要检查某个函数是否发生错误,必须在即将调用该函数之前,将errno
的值置为0,防止其他函数改变errno
的值。
变量errno
的值通常是两个宏:EDOM
或ERANGE
。
这两个宏都定义在errno.h
,它们表示调用数学函数时,可能发生的两种错误。
- 定义域错误(EDOM):传递给函数的一个参数超出了函数的定义域。例如,负数传入
sqrt()
作为参数。 - 取值范围错误(ERANGE):函数的返回值太大,无法用返回类型表示。例如,1000 传入
exp()
作为参数,因为 e^1000 太大,无法使用 double 类型表示。
使用数学函数时,可以将errno
的值与 EDOM 和 ERANGE 比较,用来确定到底发生了哪一类错误。
4.float
float.h
定义了浮点数类型 float、double、long double 的一些宏,规定了这些类型的范围和精度。
(1) FLT_ROUNDS
宏FLT_ROUNDS
表示当前浮点数加法的四舍五入方向。
它有以下可能的值。
- -1:不确定。
- 0:向零舍入。
- 1:向最近的整数舍入。
- 2:向正无穷方向舍入。
- 3:向负无穷方向舍入。
(2)FLT_RADIX
宏FLT_RADIX
表示科学计数法的指数部分的底(base),一般总是2。
(3)浮点数类型的最大值
FLT_MAX
DBL_MAX
LDBL_MAX
(4)浮点数类型的最小正值
FLT_MIN
DBL_MIN
LDBL_MIN
(5)两个同类型浮点数之间可表示的最小差值(最小精度)
FLT_EPSILON
DBL_EPSILON
LDBL_EPSILON
(6)DECIMAL_DIG
宏DECIMAL_DIG
表示十进制有效位数。
(7)FLT_EVAL_METHOD
宏FLT_EVAL_METHOD
表示浮点数运算时的类型转换。
它可能有以下值。
- -1:不确定。
- 0:在当前类型中运算。
- 1:float 和 double 类型的运算使用 double 类型的范围和精度求值。
- 2:所有浮点数类型的运算使用 long double 类型的范围和精度求值。
(8)浮点数尾数部分的个数
FLT_MANT_DIG
DBL_MANT_DIG
LDBL_MANT_DIG
(9)浮点数指数部分有效数字的个数(十进制)
FLT_DIG
DBL_DIG
LDBL_DIG
(10)科学计数法的指数部分的最小次幂(负数)
FLT_MIN_EXP
DBL_MIN_EXP
LDBL_MIN_EXP
(11)科学计数法的指数部分的十进制最小次幂(负数)
FLT_MIN_10_EXP
DBL_MIN_10_EXP
LDBL_MIN_10_EXP
(12)科学计数法的指数部分的最大次幂
FLT_MAX_EXP
DBL_MAX_EXP
LDBL_MAX_EXP
(13)科学计数法的指数部分的十进制最大次幂
FLT_MAX_10_EXP
DBL_MAX_10_EXP
LDBL_MAX_10_EXP
5.inttypes
C 语言还在头文件 inttypes.h
里面,为 stdint.h
定义的四类整数类型,提供了printf()
和scanf()
的占位符。
- 固定宽度整数类型,比如
int8_t
。 - 最小宽度整数类型,比如
int_least8_t
。 - 最快最小宽度整数类型,比如
int_fast8_t
。 - 最大宽度整数类型,比如
intmax_t
。
printf()
的占位符采用PRI + 原始占位符 + 类型关键字/宽度
的形式构成。
举例来说,原始占位符为%d
,则对应的占位符如下。
PRIdn
(固定宽度类型)PRIdLEASTn
(最小宽度类型)PRIdFASTn
(最快最小宽度类型)PRIdMAX
(最大宽度类型)
上面占位符中的n
,可以用8
、16
、32
、64
代入。
下面是用法示例:
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
int main(void) {
int_least16_t x = 3490;
printf("The value is %" PRIdLEAST16 "!\n", x);
}
上面示例中,PRIdLEAST16
对应的整数类型为 int_least16_t,原始占位符为%d
。另外,printf()
的第一个参数用到了多个字符串自动合并的写法。
下面是其它的原始占位符对应的占位符。
%i
:PRIin PRIiLEASTn PRIiFASTn PRIiMAX%o
:PRIon PRIoLEASTn PRIoFASTn PRIoMAX%u
:PRIun PRIuLEASTn PRIuFASTn PRIuMAX%x
:PRIxn PRIxLEASTn PRIxFASTn PRIxMAX%X
:PRIXn PRIXLEASTn PRIXFASTn PRIXMAX
scanf()
的占位符规则也与之类似:
%d
:SCNdn SCNdLEASTn SCNdFASTn SCNdMAX%i
:SCNin SCNiLEASTn SCNiFASTn SCNiMAX%o
:SCNon SCNoLEASTn SCNoFASTn SCNoMAX%u
:SCNun SCNuLEASTn SCNuFASTn SCNuMAX%x
:SCNxn SCNxLEASTn SCNxFASTn SCNxMAX
6.iso646
iso646.h
头文件指定了一些常见运算符的替代拼写,比如,它用关键字and
代替逻辑运算符&&
:
if (x > 6 and x < 12)
// 等同于
if (x > 6 && x < 12)
它定义的替代拼写如下。
and
替代&&
and_eq
替代&=
bitand
替代&
bitor
替代|
compl
替代~
not
替代!
not_eq
替代!=
or
替代||
or_eq
替代|=
xor
替代^
xor_eq
替代^=
7.limits
limits.h
提供了用来定义各种整数类型(包括字符类型)取值范围的宏:
CHAR_BIT
:每个字符包含的二进制位数。SCHAR_MIN
:signed char 类型的最小值。SCHAR_MAX
:signed char 类型的最大值。UCHAR_MAX
:unsiged char 类型的最大值。CHAR_MIN
:char 类型的最小值。CHAR_MAX
:char 类型的最大值。MB_LEN_MAX
:多字节字符最多包含的字节数。SHRT_MIN
:short int 类型的最小值。SHRT_MAX
:short int 类型的最大值。USHRT_MAX
:unsigned short int 类型的最大值。INT_MIN
:int 类型的最小值。INT_MAX
:int 类型的最大值。UINT_MAX
:unsigned int 类型的最大值。LONG_MIN
:long int 类型的最小值。LONG_MAX
:long int 类型的最大值。ULONG_MAX
:unsigned long int 类型的最大值。LLONG_MIN
:long long int 类型的最小值。LLONG_MAX
:long long int 类型的最大值。ULLONG_MAX
:unsigned long long int 类型的最大值。
下面的示例是使用预处理指令判断,int 类型是否可以用来存储大于 100000 的数:
#if INT_MAX < 100000
#error int type is too small
#endif
上面示例中,如果 int 类型太小,预处理器会显示一条出错消息。
可以使用limit.h
里面的宏,为类型别名选择正确的底层类型:
#if INT_MAX >= 100000
typedef int Quantity;
#else
typedef long int Quantity;
#endif
上面示例中,如果整数类型的最大值(INT_MAX
)不小于100000,那么类型别名Quantity
指向int
,否则就指向long int
。
8.locale
locale.h
是程序的本地化设置,主要影响以下的行为。
- 数字格式
- 货币格式
- 字符集
- 日期和时间格式
它设置了以下几个宏。
LC_COLLATE
:影响字符串比较函数strcoll()
和strxfrm()
。LC_CTYPE
:影响字符处理函数的行为。LC_MONETARY
:影响货币格式。LC_NUMERIC
:影响printf()
的数字格式。LC_TIME
:影响时间格式strftime()
和wcsftime()
。LC_ALL
:将以上所有类别设置为给定的语言环境。
setlocale()
用来设置当前的地区:
char* setlocale(int category, const char* locale);
它接受两个参数。第一个参数表示影响范围,如果值为前面五个表示类别的宏之一,则只影响该宏对应的类别,如果值为LC_ALL
,则影响所有类别。
第二个参数通常只为"C"
(正常模式)或""
(本地模式)。
任意程序开始时,都隐含下面的调用:
setlocale(LC_ALL, "C");
下面的语句将格式本地化:
setlocale(LC_ALL, "");
上面示例中,第二个参数为空字符,表示使用当前环境提供的本地化设置。
理论上,第二个参数也可以设为当前系统支持的某种格式:
setlocale(LC_ALL, "en_US.UTF-8");
但是这样的话,程序的可移植性就变差了,因为无法保证其他系统也会支持那种格式。所以,通常都将第二个参数设为空字符串,使用操作系统的当前设置。
setlocale()
的返回值是一个字符串指针,表示已经设置好的格式。如果调用失败,则返回空指针 NULL。
setlocale()
可以用来查询当前地区,这时第二个参数设为 NULL 就可以了:
char *loc;
loc = setlocale(LC_ALL, NULL);
// 输出 Starting locale: C
printf("Starting locale: %s\n", loc);
loc = setlocale(LC_ALL, "");
// 输出 Native locale: en_US.UTF-8
printf("Native locale: %s\n", loc);
localeconv()
用来获取当前格式的详细信息:
struct lconv* localeconv(void);
该函数返回一个 Struct 结构指针,该结构里面包含了格式信息,它的主要属性如下。
char* mon_decimal_point
:货币的十进制小数点字符,比如.
。char* mon_thousands_sep
:货币的千位分隔符,比如,
。char* mon_grouping
:货币的分组描述符。char* positive_sign
:货币的正值符号,比如+
或为空字符串。char* negative_sign
:货币的负值符号,比如-
。char* currency_symbol
:货币符号,比如$
。char frac_digits
:打印货币金额时,十进制小数点后面输出几位小数,比如设为2
。char p_cs_precedes
:设为1
时,货币符号currency_symbol
出现在非负金额前面。设为0
时,出现在后面。char n_cs_precedes
:设为1
时,货币符号currency_symbol
出现在负的货币金额前面。设为0
时,出现在后面。char p_sep_by_space
:决定了非负的货币金额与货币符号之间的分隔字符。char n_sep_by_space
:决定了负的货币金额与货币符号之间的分隔字符。char p_sign_posn
:决定了非负值的正值符号的位置。char n_sign_posn
:决定了负值的负值符号的位置。char* int_curr_symbol
:货币的国际符号,比如USD
。char int_frac_digits
:使用国际符号时,frac_digits
的值。char int_p_cs_precedes
:使用国际符号时,p_cs_precedes
的值。char int_n_cs_precedes
:使用国际符号时,n_cs_precedes
的值。char int_p_sep_by_space
:使用国际符号时,p_sep_by_space
的值。char int_n_sep_by_space
:使用国际符号时,n_sep_by_space
的值。char int_p_sign_posn
:使用国际符号时,p_sign_posn
的值。char int_n_sign_posn
:使用国际符号时,n_sign_posn
的值。
下面程序打印当前系统的属性值:
#include <stdio.h>
#include <locale.h>
#include <string.h>
int main ()
{
setlocale (LC_ALL,"zh_CN");
struct lconv * lc;
lc=localeconv();
printf ("decimal_point: %s\n",lc->decimal_point);
printf ("thousands_sep: %s\n",lc->thousands_sep);
printf ("grouping: %s\n",lc->grouping);
printf ("int_curr_symbol: %s\n",lc->int_curr_symbol);
printf ("currency_symbol: %s\n",lc->currency_symbol);
printf ("mon_decimal_point: %s\n",lc->mon_decimal_point);
printf ("mon_thousands_sep: %s\n",lc->mon_thousands_sep);
printf ("mon_grouping: %s\n",lc->mon_grouping);
printf ("positive_sign: %s\n",lc->positive_sign);
printf ("negative_sign: %s\n",lc->negative_sign);
printf ("frac_digits: %d\n",lc->frac_digits);
printf ("p_cs_precedes: %d\n",lc->p_cs_precedes);
printf ("n_cs_precedes: %d\n",lc->n_cs_precedes);
printf ("p_sep_by_space: %d\n",lc->p_sep_by_space);
printf ("n_sep_by_space: %d\n",lc->n_sep_by_space);
printf ("p_sign_posn: %d\n",lc->p_sign_posn);
printf ("n_sign_posn: %d\n",lc->n_sign_posn);
printf ("int_frac_digits: %d\n",lc->int_frac_digits);
printf ("int_p_cs_precedes: %d\n",lc->int_p_cs_precedes);
printf ("int_n_cs_precedes: %d\n",lc->int_n_cs_precedes);
printf ("int_p_sep_by_space: %d\n",lc->int_p_sep_by_space);
printf ("int_n_sep_by_space: %d\n",lc->int_n_sep_by_space);
printf ("int_p_sign_posn: %d\n",lc->int_p_sign_posn);
printf ("int_n_sign_posn: %d\n",lc->int_n_sign_posn);
return 0;
}
9.math
math.h
头文件提供了很多数学函数。
很多数学函数的返回值是 double 类型,但是同时提供 float 类型与 long double 类型的版本,比如pow()
函数就还有powf()
和powl()
版本:
double pow(double x, double y);
float powf(float x, float y);
long double powl(long double x, long double y);
为了简洁,下面就略去了函数的f
后缀(float 类型)和l
后缀(long double)版本。
math.h 新定义了两个类型别名。
- float_t:(当前系统)最有效执行 float 运算的类型,宽度至少与 float 一样。
- double_t:(当前系统)最有效执行 double 运算的类型,宽度至少与 double 一样。
它们的具体类型可以通过宏FLT_EVAL_METHOD
来了解。
FLT_EVAL_METHOD 的值 | float_t 对应的类型 | double_t 对应的类型 |
---|---|---|
0 | float | double |
1 | double | double |
2 | long double | long double |
其他 | 由实现决定 | 由实现决定 |
math.h 还定义了一些宏。
INFINITY
:表示正无穷,返回一个 float 类型的值。NAN
:表示非数字(Not-A-Number),返回一个 float 类型的值。
数学函数的报错有以下类型。
- Range errors:运算结果不能用函数返回类型表示。
- Domain errors:函数参数不适用当前函数。
- Pole errors:参数导致函数的极限值变成无限。
- Overflow errors:运算结果太大,导致溢出。
- Underflow errors:运算结果太小,导致溢出。
变量math_errhandling
提示了当前系统如何处理数学运算错误。
math_errhandling 的值 | 描述 |
---|---|
MATH_ERRNO | 系统使用 errno 表示数学错误 |
MATH_ERREXCEPT | 系统使用异常表示数学错误 |
MATH_ERREXCEPT | 系统同时使用两者表示数学错误 |
数学函数的参数可以分成以下几类:正常值,无限值,有限值和非数字。
下面的函数用来判断一个值的类型。
fpclassify
:返回给定浮点数的分类。isfinite
:如果参数不是无限或 NaN,则为真。isinf
:如果参数是无限的,则为真。isnan
:如果参数不是数字,则为真。isnormal
:如果参数是正常数字,则为真。
下面是一个例子:
isfinite(1.23) // 1
isinf(1/tan(0)) // 1
isnan(sqrt(-1)) // 1
isnormal(1e-310)) // 0
signbit()
判断参数是否带有符号。如果参数为负值,则返回1,否则返回0:
signbit(3490.0) // 0
signbit(-37.0) // 1
以下是三角函数,参数为弧度值。
- acos():反余弦。
- asin():反正弦。
- atan():反正切
- atan2():反正切。
- cos():余弦。
- sin():正弦。
- tan():正切。
不要忘了,上面所有函数都有 float 版本(函数名加上 f 后缀)和 long double 版本(函数名加上 l 后缀)。
下面是一个例子:
cos(PI/4) // 0.707107
以下是双曲函数,参数都为浮点数。
- acosh():反双曲余弦。
- asinh():反双曲正弦。
- atanh():反双曲正切。
- cosh():双曲余弦。
- tanh():双曲正切。
- sinh():双曲正弦。
以下是指数函数和对数函数,它们的返回值都是 double 类型。
- exp():计算欧拉数 e 的乘方,即 ex。
- exp2():计算 2 的乘方,即 2x。
- expm1():计算 ex - 1。
- log():计算自然对数,
exp()
的逆运算。 - log2():计算以2为底的对数。
- log10():计算以10为底的对数。
- logp1():计算一个数加 1 的自然对数,即
ln(x + 1)
。 - logb():计算以宏
FLT_RADIX
(一般为2)为底的对数,但只返回整数部分。
下面是一些例子:
exp(3.0) // 20.085500
log(20.0855) // 3.000000
log10(10000) // 3.000000
如果结果值超出了 C 语言可以表示的最大值,函数将返回HUGE_VAL
,它是一个在math.h
中定义的 double 类型的值。
如果结果值太小,无法用 double 值表示,函数将返回0。以上这两种情况都属于出错。
frexp()
将参数分解成浮点数和指数部分(2为底数),比如 1234.56 可以写成 0.6028125 * 211,这个函数就能分解出 0.6028125 和 11。
double frexp(double value, int* exp);
它接受两个参数,第一个参数是用来分解的浮点数,第二个参数是一个整数变量指针。
它返回小数部分,并将指数部分放入变量exp
。如果参数为0
,则返回的小数部分和指数部分都为0
。
下面是一个例子:
double frac;
int expt;
// expt 的值是 11
frac = frexp(1234.56, &expt);
// 输出 1234.56 = 0.6028125 x 2^11
printf("1234.56 = %.7f x 2^%d\n", frac, expt);
ilogb()
返回一个浮点数的指数部分,指数的基数是宏FLT_RADIX
(一般是2
)。
int ilogb(double x);
它的参数为x
,返回值是 logr|x|,其中r
为宏FLT_RADIX
。
下面是用法示例:
ilogb(257) // 8
ilogb(256) // 8
ilogb(255) // 7
ldexp()
将一个数乘以2的乘方。它可以看成是frexp()
的逆运算,将小数部分和指数部分合成一个f * 2^n
形式的浮点数:
double ldexp(double x, int exp);
它接受两个参数,第一个参数是乘数x
,第二个参数是2的指数部分exp
,返回“x * 2exp”:
ldexp(1, 10) // 1024.000000
ldexp(3, 2) // 12.000000
ldexp(0.75, 4) // 12.000000
ldexp(0.5, -1) // 0.250000
modf()
函数提取一个数的整数部分和小数部分:
double modf(double value, double* iptr);
它接受两个参数,第一个参数value
表示待分解的数值,第二个参数是浮点数变量iptr
。返回值是value
的小数部分,整数部分放入变量double
,例如:
// int_part 的值是 3.0
modf(3.14159, &int_part); // 返回 0.14159
scalbn()
用来计算“x * rn”,其中r
是宏FLT_RADIX
。
double scalbn(double x, int n);
它接受两个参数,第一个参数x
是乘数部分,第二个参数n
是指数部分,返回值是“x * rn”,例如:
scalbn(2, 8) // 512.000000
这个函数有多个版本。
- scalbn():指数 n 是 int 类型。
- scalbnf():float 版本的 scalbn()。
- scalbnl():long double 版本的 scalbn()。
- scalbln():指数 n 是 long int 类型。
- scalblnf():float 版本的 scalbln()。
- scalblnl():long double 版本的 scalbln()。
round()
函数以传统方式进行四舍五入,比如1.5
舍入到2
,-1.5
舍入到-2
。
double round(double x);
它返回一个浮点数,例如:
round(3.14) // 3.000000
round(3.5) // 4.000000
round(-1.5) // -2.000000
round(-1.14) // -1.000000
它还有一些其他版本。
- lround():返回值是 long int 类型。
- llround():返回值是 long long int 类型。
trunc()
用来截去一个浮点数的小数部分,将剩下的整数部分以浮点数的形式返回。
double trunc(double x);
下面是一些例子。
trunc(3.14) // 3.000000
trunc(3.8) // 3.000000
trunc(-1.5) // -1.000000
trunc(-1.14) // -1.000000
ceil()
返回不小于其参数的最小整数(double 类型),属于“向上舍入”。
double ceil(double x);
用法如下:
ceil(7.1) // 8.0
ceil(7.9) // 8.0
ceil(-7.1) // -7.0
ceil(-7.9) // -7.0
floor()
返回不大于其参数的最大整数,属于“向下舍入”。
double floor(double x);
用法如下:
floor(7.1) // 7.0
floor(7.9) // 7.0
floor(-7.1) // -8.0
floor(-7.9) // -8.0
下面的函数可以实现“四舍五入”:
double round_nearest(double x) {
return x < 0.0 ? ceil(x - 0.5) : floor(x + 0.5);
}
fmod()
返回第一个参数除以第二个参数的余数,就是余值运算符%
的浮点数版本,因为%
只能用于整数运算:
double fmod(double x, double y);
它在幕后执行的计算是x - trunc(x / y) * y
,返回值的符号与x
的符号相同:
fmod(5.5, 2.2) // 1.100000
fmod(-9.2, 5.1) // -4.100000
fmod(9.2, 5.1) // 4.100000
以下函数用于两个浮点数的比较,返回值的类型是整数。
- isgreater():返回
x > y
的结果。 - isgreaterequal():返回
x >= y
的结果。 - isless():返回
x < y
的结果。 - islessequal():返回
x <= y
的结果。 - islessgreater():返回
(x < y) || (x > y)
的结果。
下面是一些例子:
isgreater(10.0, 3.0) // 1
isgreaterequal(10.0, 10.0) // 1
isless(10.0, 3.0) // 0
islessequal(10.0, 3.0) // 0
islessgreater(10.0, 3.0) // 1
islessgreater(10.0, 30.0) // 1
islessgreater(10.0, 10.0) // 0
isunordered()
返回两个参数之中,是否存在 NAN。
int isunordered(any_floating_type x, any_floating_type y);
下面是一些例子:
isunordered(1.0, 2.0) // 0
isunordered(1.0, sqrt(-1)) // 1
isunordered(NAN, 30.0) // 1
isunordered(NAN, NAN) // 1
下面是 math.h 包含的其它函数。
- pow():计算参数
x
的y
次方。 - sqrt():计算一个数的平方根。
- cbrt():计算立方根。
- fabs():计算绝对值。
- hypot():根据直角三角形的两条直角边,计算斜边。
- fmax():返回两个参数之中的最大值。
- fmin():返回两个参数之中的最小值。
- remainder():返回 IEC 60559 标准的余数,类似于
fmod()
,但是余数范围是从-y/2
到y/2
,而不是从0
到y
。 - remquo():同时返回余数和商,余数的计算方法与
remainder()
相同。 - copysign():返回一个大小等于第一个参数、符号等于第二个参数的值。
- nan():返回 NAN。
- nextafter():获取下一个(或者上一个,具体方向取决于第二个参数
y
)当前系统可以表示的浮点值。 - nextoward():与
nextafter()
相同,除了第二个参数是 long double 类型。 - fdim():如果第一个参数减去第二个参数大于
0
,则返回差值,否则返回0
。 - fma():以快速计算的方式,返回
x * y + z
的结果。 - nearbyint():在当前舍入方向上,舍入到最接近的整数。当前舍入方向可以使用
fesetround()
函数设定。 - rint():在当前舍入方向上,舍入到最接近的整数,与
nearbyint()
相同。不同之处是,它会触发浮点数的INEXACT
异常。 - lrint():在当前舍入方向上,舍入到最接近的整数,与
rint()
相同。不同之处是,返回值是一个整数,而不是浮点数。 - erf():计算一个值的误差函数。
- erfc():计算一个值的互补误差函数。
- tgamma():计算 Gamma 函数。
- lgamma():计算 Gamma 函数绝对值的自然对数。
下面是一些例子:
pow(3, 4) // 81.000000
sqrt(3.0) // 1.73205
cbrt(1729.03) // 12.002384
fabs(-3490.0) // 3490.000000
hypot(3, 4) // 5.000000
fmax(3.0, 10.0) // 10.000000
fmin(10.0, 3.0) // 3.000000
10.signal
signal.h
提供了信号(即异常情况)的处理工具。所谓“信号”(signal),可以理解成系统与程序之间的短消息,主要用来表示运行时错误,或者发生了异常事件。
头文件signal.h
定义了一系列宏,表示不同的信号。
- SIGABRT:异常中止(可能由于调用了 abort() 方法)。
- SIGFPE:算术运算发生了错误(可能是除以 0 或者溢出)。
- SIGILL:无效指令。
- SIGINT:中断。
- SIGSEGV:无效内存访问。
- SIGTERM:终止请求。
上面每个宏的值都是一个正整数常量。
头文件signal.h
还定义了一个signal()
函数,用来指定某种信号的处理函数:
signal(SIGINT, handler);
signal()
接受两个参数,第一个参数是某种信号的宏,第二个参数是处理这个信号的函数指针handler
。
信号处理函数handler
接受一个 int 类型的参数,表示信号类型,它的原型如下:
void (*func)(int);
handler
函数体内部可以根据这个整数,判断到底接受到了哪种信号,因为多个信号可以共用同一个处理函数。
一旦处理函数执行完成,程序会从信号发生点恢复执行,但如果遇到 SIGABRT
信号,处理函数执行完成,系统会让程序中止。
当系统向程序发送信号时,程序可以忽略信号,即不指定处理函数。
signal()
的返回值是前一个处理函数的指针,常常把它保存在变量之中,当新的处理函数执行完,再恢复以前的处理函数:
void (*orig_handler)(int);
orig_handler = signal(SIGINT, handler);
// SIGINT 信号发生之后
signal(SIGINT, orig_handler);
上面示例中,signal()
为信号SIGINT
指定了新的处理函数handler
,把原来的处理函数保存在变量orig_handler
里面。等到handler
这个函数用过之后,再恢复原来的处理函数。
signal.h
还提供了信号相关的宏。
(1)SIG_DFL
SIG_DFL 表示默认的处理函数:
signal(SIGINT, SIG_DFL);
上面示例中,SIGINT 的处理函数是默认处理函数,由当前实现决定。
(2)SIG_IGN
SIG_IGN 表示忽略该信号:
signal(SIGINT, SIG_IGN);
上面示例表示不对 SIGINT 信号进行处理。由于程序运行时按下 Ctrl + c 是发出 SIGINT 信号,所以使用该语句后,程序无法用 Ctrl + c 终止。
(3)SIG_ERR
SIG_ERR 是信号处理函数发生错误时,signal()
的返回值:
if (signal(SIGINT, handler) == SIG_ERR) {
perror("signal(SIGINT, handler) failed");
// ...
}
上面示例可以判断handler
处理 SIGINT 时,是否发生错误。
raise()
函数用来在程序中发出信号:
int raise(int sig);
它接受一个信号值作为参数,表示发出该信号。它的返回值是一个整数,可以用来判断信号发出是否成功,0 表示成功,非 0 表示失败。
void handler(int sig) {
printf("Handler called for signal %d\n", sig);
}
signal(SIGINT, handler);
raise(SIGINT);
上面示例中,raise()
触发 SIGINT 信号,导致 handler 函数执行。