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：

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