pow函数用法c语言,c语言中pow使用规则

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-06 06:30:53

5.2 基本运算符

C用运算符(operator)表示算术运算。例如, 运算符使在它两侧的值加在一起。如果你觉得术语“运算符”很奇怪,那么请记住东西总得有个名称。与其叫“那些东西”或“运算处理符”,还不如叫“运算符”。现在,我们介绍一下用于基本算术运算的运算符:=、 、-、*和/(C没有指数运算符。不过,C的标准数学库提供了一个pow()函数用于指数运算。例如,pow(3.5, 2.2)返回3.5的2.2次幂)。

5.2.1 赋值运算符:=

在C语言中,=并不意味着“相等”,而是一个赋值运算符。下面的赋值表达式语句:

bmw = 2002;

把值2002赋给变量bmw。也就是说,=号左侧是一个变量名,右侧是赋给该变量的值。符号=被称为赋值运算符。另外,上面的语句不读作“bmw等于2002”,而读作“把值2002赋给变量bmw”。赋值行为从右往左进行。

也许变量名和变量值的区别看上去微乎其微,但是,考虑下面这条常用的语句:

i = i 1;

对数学而言,这完全行不通。如果给一个有限的数加上1,它不可能“等于”原来的数。但是,在计算机赋值表达式语句中,这很合理。该语句的意思是:找出变量i的值,把该值加1,然后把新值赋值变量i(见图5.1)。

pow函数用法c语言,c语言中pow使用规则(1)

图5.1 语句i = i 1;

在C语言中,类似这样的语句没有意义(实际上是无效的):

2002 = bmw;

因为在这种情况下,2002被称为右值(rvalue),只能是字面常量,不能给常量赋值,常量本身就是它的值。因此,在编写代码时要记住,=号左侧的项必须是一个变量名。实际上,赋值运算符左侧必须引用一个存储位置。最简单的方法就是使用变量名。不过,后面章节还会介绍“指针”,可用于指向一个存储位置。概括地说,C使用可修改的左值(modifiable lvalue)标记那些可赋值的实体。也许“可修改的左值”不太好懂,我们再来看一些定义。

几个术语:数据对象、左值、右值和运算符

赋值表达式语句的目的是把值存储到内存位置上。用于存储值的数据存储区域统称为数据对象(data object)。C标准只有在提到这个概念时才会用到对象这个术语。使用变量名是标识对象的一种方法。除此之外,还有其他方法,但是要在后面的章节中才学到。例如,可以指定数组的元素、结构的成员,或者使用指针表达式(指针中存储的是它所指向对象的地址)。左值(lvalue)是C语言的术语,用于标识特定数据对象的名称或表达式。因此,对象指的是实际的数据存储,而左值是用于标识或定位存储位置的标签。

对于早期的C语言,提到左值意味着:

1.它指定一个对象,可以引用内存中的地址;

2.它可用在赋值运算符的左侧,左值(lvalue)中的l源自left。

但是后来,标准中新增了const限定符。用const创建的变量不可修改。因此,const标识符满足上面的第1项,但是不满足第2项。一方面C继续把标识对象的表达式定义为左值,一方面某些左值却不能放在赋值运算符的左侧。

为此,C标准新增了一个术语:可修改的左值(modifiable lvalue),用于标识可修改的对象。所以,赋值运算符的左侧应该是可修改的左值。当前标准建议,使用术语对象定位值(object locator value)更好。

右值(rvalue)指的是能赋值给可修改左值的量,且本身不是左值。例如,考虑下面的语句:

bmw = 2002;

这里,bmw是可修改的左值,2002是右值。读者也许猜到了,右值中的r源自right。右值可以是常量、变量或其他可求值的表达式(如,函数调用)。实际上,当前标准在描述这一概念时使用的是表达式的值(value of an expression),而不是右值。

我们看几个简单的示例:

int ex; int why; int zee; const int TWO = 2; why = 42; zee = why; ex = TWO * (why zee);

这里,ex、why和zee都是可修改的左值(或对象定位值),它们可用于赋值运算符的左侧和右侧。TWO是不可改变的左值,它只能用于赋值运算符的右侧(在该例中,TWO被初始化为2,这里的=运算符表示初始化而不是赋值,因此并未违反规则)。同时,42是右值,它不能引用某指定内存位置。另外,why和zee是可修改的左值,表达式(why zee)是右值,该表达式不能表示特定内存位置,而且也不能给它赋值。它只是程序计算的一个临时值,在计算完毕后便会被丢弃。

在学习名称时,被称为“项”(如,赋值运算符左侧的项)的就是运算对象(operand)。运算对象是运算符操作的对象。例如,可以把“吃汉堡”描述为:“吃”(运算符)操作“汉堡”(运算对象)。类似地可以说,=运算符的左侧运算对象应该是可修改的左值。

C的基本赋值运算符有些与众不同,请看程序清单5.3。

程序清单5.3 golf.c程序

/* golf.c -- 高尔夫锦标赛记分卡 */ #include <stdio.h> int main(void) { int jane, tarzan, cheeta; cheeta = tarzan = jane = 68; printf(" cheeta tarzan jane\n"); printf("First round score M ? ?\n", cheeta, tarzan, jane); return 0; }

许多其他语言都会回避该程序中的三重赋值,但是C完全没问题。赋值的顺序是从右往左:首先把68赋给jane,然后再赋给tarzan,最后赋给cheeta。因此,程序的输出如下:

cheeta tarzan jane First round score 68 68 685.2.2 加法运算符:

加法运算符(addition operator)用于加法运算,使其两侧的值相加。例如,语句:

printf("%d", 4 20);

打印的是24,而不是表达式

4 20

相加的值(运算对象)可以是变量,也可以是常量。因此,执行下面的语句:

income = salary bribes;

计算机会查看加法运算符右侧的两个变量,把它们相加,然后把和赋给变量income。

在此提醒读者注意,income、salary和bribes都是可修改的左值。因为每个变量都标识了一个可被赋值的数据对象。但是,表达式salary bribes是一个右值。

5.2.3 减法运算符:-

减法运算符(subtraction operator)用于减法运算,使其左侧的数减去右侧的数。例如,下面的语句把200.0赋给takehome:

takehome = 224.00 – 24.00;

和-运算符都被称为二元运算符(binary operator),即这些运算符需要两个运算对象才能完成操作。

5.2.4 符号运算符:-和

减号还可用于标明或改变一个值的代数符号。例如,执行下面的语句后,smokey的值为12:

rocky = –12; smokey = –rocky;

以这种方式使用的负号被称为一元运算符(unary operator)。一元运算符只需要一个运算对象(见图5.2)。

pow函数用法c语言,c语言中pow使用规则(2)

图5.2 一元和二元运算符

C90标准新增了一元 运算符,它不会改变运算对象的值或符号,只能这样使用:

dozen = 12;

编译器不会报错。但是在以前,这样做是不允许的。

5.2.5 乘法运算符:*

符号*表示乘法。下面的语句用2.54乘以inch,并将结果赋给cm:

cm = 2.54 * inch;

C没有平方函数,如果要打印一个平方表,怎么办?如程序清单5.4所示,可以使用乘法来计算平方。

程序清单5.4 squares.c程序

/* squares.c -- 计算1~20的平方 */ #include <stdio.h> int main(void) { int num = 1; while (num < 21) { printf("M m\n", num, num * num); num = num 1; } return 0; }

该程序打印数字1~20及其平方。接下来,我们再看一个更有趣的例子。

1.指数增长

读者可能听过这样一个故事,一位强大的统治者想奖励做出突出贡献的学者。他问这位学者想要什么,学者指着棋盘说,在第1个方格里放1粒小麦、第2个方格里放2粒小麦、第3个方格里放4粒小麦,第4个方格里放8粒小麦,以此类推。这位统治者不熟悉数学,很惊讶学者竟然提出如此谦虚的要求。因为他原本准备奖励给学者一大笔财产。如果程序清单5.5运行的结果正确,这显然是跟统治者开了一个玩笑。程序计算出每个方格应放多少小麦,并计算了总数。可能大多数人对小麦的产量不熟悉,该程序以谷粒数为单位,把计算的小麦总数与粗略估计的世界小麦年产量进行了比较。

程序清单5.5 wheat.c程序

/* wheat.c -- 指数增长 */ #include <stdio.h> #define SQUARES 64 // 棋盘中的方格数 int main(void) { const double CROP = 2E16; // 世界小麦年产谷粒数 double current, total; int count = 1; printf("square grains total "); printf("fraction of \n"); printf(" added grains "); printf("world total\n"); total = current = 1.0; /* 从1颗谷粒开始 */ printf("M .2e .2e .2e\n", count, current, total, total / CROP); while (count < SQUARES) { count = count 1; current = 2.0 * current; /* 下一个方格谷粒翻倍 */ total = total current; /* 更新总数 */ printf("M .2e .2e .2e\n", count, current, total, total / CROP); } printf("That's all.\n"); return 0; }

程序的输出结果如下:

square grains total fraction of added grains world total 1 1.00e 00 1.00e 00 5.00e-17 2 2.00e 00 3.00e 00 1.50e-16 3 4.00e 00 7.00e 00 3.50e-16 4 8.00e 00 1.50e 01 7.50e-16 5 1.60e 01 3.10e 01 1.55e-15 6 3.20e 01 6.30e 01 3.15e-15 7 6.40e 01 1.27e 02 6.35e-15 8 1.28e 02 2.55e 02 1.27e-14 9 2.56e 02 5.11e 02 2.55e-14 10 5.12e 02 1.02e 03 5.12e-14

10个方格以后,该学者得到的小麦仅超过了1000粒。但是,看看55个方格的小麦数是多少:

55 1.80e 16 3.60e 16 1.80e 00

总量已超过了世界年产量!不妨自己动手运行该程序,看看第64个方格有多少小麦。

这个程序示例演示了指数增长的现象。世界人口增长和我们使用的能源都遵循相同的模式。

5.2.6 除法运算符:/

C使用符号/来表示除法。/左侧的值是被除数,右侧的值是除数。例如,下面four的值是4.0:

four = 12.0/3.0;

整数除法和浮点数除法不同。浮点数除法的结果是浮点数,而整数除法的结果是整数。整数是没有小数部分的数。这使得5除以3很让人头痛,因为实际结果有小数部分。在C语言中,整数除法结果的小数部分被丢弃,这一过程被称为截断(truncation)。

运行程序清单5.6中的程序,看看截断的情况,体会整数除法和浮点数除法的区别。

程序清单5.6 divide.c程序

/* divide.c -- 演示除法 */ #include <stdio.h> int main(void) { printf("integer division: 5/4 is %d \n", 5 / 4); printf("integer division: 6/3 is %d \n", 6 / 3); printf("integer division: 7/4 is %d \n", 7 / 4); printf("floating division: 7./4. is %1.2f \n", 7. / 4.); printf("mixed division: 7./4 is %1.2f \n", 7. / 4); return 0; }

程序清单5.6中包含一个“混合类型”的示例,即浮点值除以整型值。C相对其他一些语言而言,在类型管理上比较宽容。尽管如此,一般情况下还是要避免使用混合类型。该程序的输出如下:

integer division: 5/4 is 1 integer division: 6/3 is 2 integer division: 7/4 is 1 floating division: 7./4. is 1.75 mixed division: 7./4 is 1.75

注意,整数除法会截断计算结果的小数部分(丢弃整个小数部分),不会四舍五入结果。混合整数和浮点数计算的结果是浮点数。实际上,计算机不能真正用浮点数除以整数,编译器会把两个运算对象转换成相同的类型。本例中,在进行除法运算前,整数会被转换成浮点数。

C99标准以前,C语言给语言的实现者留有一些空间,让他们来决定如何进行负数的整数除法。一种方法是,舍入过程采用小于或等于浮点数的最大整数。当然,对于3.8而言,处理后的3符合这一描述。但是-3.8会怎样?该方法建议四舍五入为-4,因为-4小于-3.8。但是,另一种舍入方法是直接丢弃小数部分。这种方法被称为“趋零截断”,即把-3.8转换成-3。在C99以前,不同的实现采用不同的方法。但是C99规定使用趋零截断。所以,应把-3.8转换成-3。

5.2.7 运算符优先级

考虑下面的代码:

butter = 25.0 60.0 * n / SCALE;

这条语句中有加法、乘法和除法运算。先算哪一个?是25.0加上60.0,然后把计算的和85.0乘以n,再把结果除以SCALE?还是60.0乘以n,然后把计算的结果加上25.0,最后再把结果除以SCALE?还是其他运算顺序?假设n是6.0,SCALE是2.0,带入语句中计算会发现,第1种顺序得到的结果是255,第2种顺序得到的结果是192.5。C程序一定是采用了其他的运算顺序,因为程序运行该语句后,butter的值是205.0。

显然,执行各种操作的顺序很重要。C语言对此有明确的规定,通过运算符优先级来解决操作顺序的问题。每个运算符都有自己的优先级。正如普通的算术运算那样,乘法和除法的优先级比加法和减法高,所以先执行乘法和除法。如果两个运算符的优先级相同怎么办?如果它们处理同一个运算对象,则根据它们在语句中出现的顺序来执行。对大多数运算符而言,这种情况都是按从左到右的顺序进行(=运算符除外)。因此,语句:

butter = 25.0 60.0 * n / SCALE;

的运算顺序是:

60.0 * n 首先计算表达式中的*或/(假设n的值是6,所以60.0*n得360.0) 360.0 / SCALE 然后计算表达式中第2个*或/ 25.0 180 最后计算表达式里第1个 或-,结果为205.0(假设SCALE的值是2.0)

许多人喜欢用表达式树(expression tree)来表示求值的顺序,如图5.3所示。该图演示了如何从最初的表达式逐步简化为一个值。

pow函数用法c语言,c语言中pow使用规则(3)

图5.3 用表达式树演示运算符、运算对象和求值顺序

如何让加法运算在除法运算之前执行?可以这样做:

flour = (25.0 60.0 * n) / SCALE;

最先执行圆括号中的部分。圆括号内部按正常的规则执行。该例中,先执行乘法运算,再执行加法运算。执行完圆括号内的表达式后,用运算结果除以SCALE。

表5.1总结了到目前为止学过的运算符优先级。

表5.1 运算符优先级(从高至低)

pow函数用法c语言,c语言中pow使用规则(4)

注意正号(加号)和负号(减号)的两种不同用法。结合律栏列出了运算符如何与运算对象结合。例如,一元负号与它右侧的量相结合,在除法中用除号左侧的运算对象除以右侧的运算对象。

5.2.8 优先级和求值顺序

运算符优先级为表达式中的求值顺序提供重要的依据,但是并没有规定所有的顺序。C给语言的实现者留出选择的余地。考虑下面的语句:

y = 6 * 12 5 * 20;

当运算符共享一个运算对象时,优先级决定了求值顺序。例如上面的语句中,12是*和 运算符的运算对象。根据运算符的优先级,乘法的优先级比加法高,所以先进行乘法运算。类似地,先对5进行乘法运算而不是加法运算。简而言之,先进行两个乘法运算6 * 12和5 * 20,再进行加法运算。但是,优先级并未规定到底先进行哪一个乘法。C语言把主动权留给语言的实现者,根据不同的硬件来决定先计算前者还是后者。可能在一种硬件上采用某种方案效率更高,而在另一种硬件上采用另一种方案效率更高。无论采用哪种方案,表达式都会简化为72 100,所以这并不影响最终的结果。但是,读者可能会根据乘法从左往右的结合律,认为应该先执行 运算符左边的乘法。结合律只适用于共享同一运算对象的运算符。例如,在表达式12 / 3 * 2中,/和*运算符的优先级相同,共享运算对象3。因此,从左往右的结合律在这种情况起作用。表达式简化为4 * 2,即8(如果从右往左计算,会得到12/6,即2,这种情况下计算的先后顺序会影响最终的计算结果)。在该例中,两个*运算符并没有共享同一个运算对象,因此从左往右的结合律不适用于这种情况。

学以致用

接下来,我们在更复杂的示例中使用以上规则,请看程序清单5.7。

程序清单5.7 rules.c程序

/* rules.c -- 优先级测试 */ #include <stdio.h> int main(void) { int top, score; top = score = -(2 5) * 6 (4 3 * (2 3)); printf("top = %d, score = %d\n", top, score); return 0; }

该程序会打印什么值?先根据代码推测一下,再运行程序或阅读下面的分析来检查你的答案。

首先,圆括号的优先级最高。先计算-(2 5) * 6中的圆括号部分,还是先计算(4 3 * (2 3))中的圆括号部分取决于具体的实现。圆括号的最高优先级意味着,在子表达式-(2 5) * 6中,先计算(2 5)的值,得7。然后,把一元负号应用在7上,得-7。现在,表达式是:

top = score = -7 * 6 (4 3 * (2 3))

下一步,计算2 3的值。表达式变成:

top = score = -7 * 6 (4 3 * 5)

接下来,因为圆括号中的*比 优先级高,所以表达式变成:

top = score = -7 * 6 (4 15)

然后,表达式为:

top = score = -7 * 6 19

-7乘以6后,得到下面的表达式:

top = score = -42 19

然后进行加法运算,得到:

top = score = -23

现在,-23被赋值给score,最终top的值也是-23。记住,=运算符的结合律是从右往左。

本文摘自《C Primer Plus(第6版)中文版》

[美] 史蒂芬·普拉达(Stephen Prata) 著,姜佑 译

pow函数用法c语言,c语言中pow使用规则(5)

《C Primer Plus(第6版)中文版》是一本经过仔细测试、精心设计的完整C语言教程,它涵盖了C语言编程中的核心内容。《C Primer Plus(第6版)中文版》作为计算机科学的经典著作,讲解了包含结构化代码和自顶向下设计在内的程序设计原则。

与以前的版本一样,作者的目标仍旧是为读者提供一本入门型、条理清晰、见解深刻的C语言教程。作者把基础的编程概念与C语言的细节很好地融合在一起,并通过大量短小精悍的示例同时演示一两个概念,通过学以致用的方式鼓励读者掌握新的主题。

每章末尾的复习题和编程练习题进一步强化了*重要的信息,有助于读者理解和消化那些难以理解的概念。本书采用了友好、易于使用的编排方式,不仅适合打算认真学习C语言编程的学生阅读,也适合那些精通其他编程语言,但希望更好地掌握C语言这门核心语言的开发人员阅读。

《C Primer Plus(第6版)中文版》在之前版本的基础之上进行了全新升级,它涵盖了C语言*新的进展以及C11标准的详细内容。本书还提供了大量深度与广度齐备的教学技术和工具,来提高你的学习。

栏目热文

文档排行

本站推荐

Copyright © 2018 - 2021 www.yd166.com., All Rights Reserved.