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C++常用数学函数详解与代码示例
C++标准库<cmath>提供了丰富的数学函数，本文将通过代码示例讲解8类核心函数的用法。
一、绝对值函数
#include <iostream>
#include <cmath> // 数学函数头文件
#include <cstdlib> // 用于整数绝对值int main() {// 整数绝对值int a = -5;std::cout << "abs(-5): " << std::abs(a) << "\n"; // 输出5// 浮点数绝对值double b = -3.14;std::cout << "fabs(-3.14): " << std::fabs(b) << "\n"; // 输出3.14// C++11通用绝对值（自动匹配类型）std::cout << "std::abs(-2.718): " << std::abs(-2.718) << "\n"; // 输出2.718return 0;
}
二、四舍五入函数
#include <iostream>
#include <cmath>int main() {double num1 = 2.3;double num2 = 2.5;double num3 = -2.5;std::cout << "round(2.3): " << std::round(num1) << "\n"; // 2std::cout << "round(2.5): " << std::round(num2) << "\n"; // 3（向远离0方向舍入）std::cout << "round(-2.5): " << std::round(num3) << "\n"; // -3return 0;
}
三、取整函数
#include <iostream>
#include <cmath>int main() {double x = 2.7;double y = 2.3;double z = -2.7;// 下取整（地板函数）std::cout << "floor(2.7): " << std::floor(x) << "\n"; // 2.0std::cout << "floor(-2.7): " << std::floor(z) << "\n"; // -3.0// 上取整（天花板函数）std::cout << "ceil(2.3): " << std::ceil(y) << "\n"; // 3.0std::cout << "ceil(-2.7): " << std::ceil(z) << "\n"; // -2.0// 强制转换为整数int result = static_cast<int>(std::floor(3.99)); // 得到3return 0;
}
四、平方根函数
#include <iostream>
#include <cmath>int main() {double val1 = 16.0;double val2 = -4.0;std::cout << "sqrt(16): " << std::sqrt(val1) << "\n"; // 4.0std::cout << "sqrt(-4): " << std::sqrt(val2) << "\n"; // 输出nan（非数字）// 错误处理示例if(std::isnan(std::sqrt(val2))) {std::cout << "Invalid input for sqrt!\n";}return 0;
}
五、三角函数
#include <iostream>
#include <cmath>int main() {const double PI = 3.141592653589793;// 计算60度的正弦值（需转换为弧度）double angle = 60.0 * PI / 180.0;std::cout << "sin(60°): " << std::sin(angle) << "\n"; // ≈0.866025// 反三角函数示例double asin_val = std::asin(0.5) * 180 / PI; // 结果转换为角度std::cout << "arcsin(0.5): " << asin_val << "°\n"; // 30°// 使用atan2计算方位角std::cout << "atan2(1,1): " << std::atan2(1,1) << " radians\n"; // π/4return 0;
}
六、对数函数
#include <iostream>
#include <cmath>int main() {// 自然对数（以e为底）std::cout << "ln(e): " << std::log(M_E) << "\n"; // 1.0// 常用对数（以10为底）std::cout << "log10(1000): " << std::log10(1000) << "\n"; // 3.0// 二进对数（C++11）std::cout << "log2(256): " << std::log2(256) << "\n"; // 8.0// 错误示例std::cout << "log(-1): " << std::log(-1) << "\n"; // 输出nanreturn 0;
}
七、指数函数
#include <iostream>
#include <cmath>int main() {// 自然指数函数std::cout << "exp(1): " << std::exp(1) << "\n"; // ≈2.71828// 幂函数std::cout << "pow(2,3): " << std::pow(2,3) << "\n"; // 8.0std::cout << "pow(8,1/3.0): " << std::pow(8,1/3.0) << "\n"; // 2.0// 负数幂运算std::cout << "pow(-2,3): " << std::pow(-2,3) << "\n"; // -8.0std::cout << "pow(-2,2.5): " << std::pow(-2,2.5) << "\n"; // nanreturn 0;
}
八、综合应用示例
#include <iostream>
#include <cmath>// 计算二维空间两点距离
double distance(double x1, double y1, double x2, double y2) {return std::hypot(x2-x1, y2-y1); // 更安全的计算方式
}int main() {// 综合计算示例double num = 3.7;std::cout << "综合运算：\n"<< "原始值: " << num << "\n"<< "绝对值: " << std::abs(num) << "\n"<< "平方根: " << std::sqrt(num) << "\n"<< "四舍五入: " << std::round(num) << "\n"<< "下取整: " << std::floor(num) << "\n"<< "上取整: " << std::ceil(num) << "\n"<< "正弦值: " << std::sin(num) << "\n"<< "自然对数: " << std::log(num) << "\n"<< "e的幂次: " << std::exp(num) << "\n";std::cout << "两点距离: " << distance(0,0,3,4) << "\n"; // 输出5.0return 0;
}
关键注意事项
- 类型匹配：注意整数和浮点函数的区别（如
abs()与fabs()） - 错误处理：负数平方根返回
nan，对数函数需要正数输入 - 单位转换：三角函数使用弧度制，需自行转换角度
- 返回值类型：大部分函数返回
double类型 - C++版本：部分函数（如
round()）需要C++11或更高标准
编译时建议使用以下命令：
g++ -std=c++11 -o math_demo math_demo.cpp
通过掌握这些核心数学函数，开发者可以高效实现各种数值计算需求。建议结合具体场景选择最合适的函数，并注意处理边界条件和异常输入。