C funciones matemáticas - C mathematical functions

Las operaciones matemáticas C son un grupo de funciones en la biblioteca estándar del lenguaje de programación C que implementa funciones matemáticas básicas. Todas las funciones utilizan números de punto flotante de una forma u otra. Los diferentes estándares C proporcionan conjuntos de funciones diferentes, aunque compatibles con versiones anteriores. La mayoría de estas funciones también están disponibles en la biblioteca estándar de C ++ , aunque en diferentes encabezados (los encabezados C también se incluyen, pero solo como una característica de compatibilidad obsoleta).

Resumen de funciones

La mayoría de las funciones matemáticas están definidas en <math.h>( <cmath>encabezado en C ++). Las funciones que operan sobre números enteros, tales como abs, labs, div, y ldiv, en cambio se definen en la <stdlib.h>cabecera ( <cstdlib>cabecera en C ++).

Cualquier función que opere en ángulos usa radianes como unidad de ángulo.

No todas estas funciones están disponibles en la versión C89 del estándar. Para aquellos que lo son, las funciones aceptan solo tipo doublepara los argumentos de punto flotante, lo que lleva a costosas conversiones de tipo en el código que de otra manera usaba floatvalores de precisión simple . En C99, esta deficiencia se solucionó mediante la introducción de nuevos conjuntos de funciones que funcionan floaty long doubleargumentos. Estas funciones se identifican con sufijos fy lrespectivamente.

Entorno de punto flotante

C99 agrega varias funciones y tipos para un control detallado del entorno de punto flotante. Estas funciones se pueden usar para controlar una variedad de configuraciones que afectan los cálculos de punto flotante, por ejemplo, el modo de redondeo, en qué condiciones ocurren excepciones, cuando los números se vacían a cero, etc. Se definen las funciones y tipos del entorno de punto flotante en el <fenv.h>encabezado ( <cfenv>en C ++ ).

Números complejos

C99 agrega una nueva _Complexpalabra clave (y complexuna macro de conveniencia) que brinda soporte para números complejos. Cualquier tipo de coma flotante se puede modificar con complex, y luego se define como un par de números de coma flotante. Tenga en cuenta que C99 y C ++ no implementan números complejos de una manera compatible con el código; este último, en cambio, proporciona la clase . std::complex

Todas las operaciones con números complejos se definen en el <complex.h>encabezado. Al igual que con las funciones con valores reales, un sufijo fo ldenota la variante float complexo long double complexde la función.

Algunas funciones más complejas están "reservadas para uso futuro en C99". Las implementaciones son proporcionadas por proyectos de código abierto que no forman parte de la biblioteca estándar.

Funciones de tipo genérico

El encabezado <tgmath.h>define una macro genérica de tipo para cada función matemática definida en <math.h>y <complex.h>. Esto agrega un soporte limitado para la sobrecarga de funciones de las funciones matemáticas: el mismo nombre de función se puede usar con diferentes tipos de parámetros; la función real se seleccionará en el momento de la compilación de acuerdo con los tipos de parámetros.

Cada macro de tipo genérico que corresponde a una función que se define para ambos números reales y complejos encapsula un total de 6 funciones diferentes: float, doubley long double, y sus complexvariantes. Las macros de tipo genérico que corresponden a una función que se define únicamente para los números reales encapsula un total de 3 funciones diferentes: float, doubley long doublevariantes de la función.

El lenguaje C ++ incluye soporte nativo para la sobrecarga de funciones y, por lo tanto, no proporciona el <tgmath.h>encabezado ni siquiera como característica de compatibilidad.

Generación de números aleatorios

El encabezado <stdlib.h>( <cstdlib>en C ++) define varias funciones que se pueden utilizar para la generación de números estadísticamente aleatorios.

La arc4randomfamilia de funciones de números aleatorios no está definida en el estándar POSIX, pero se encuentra en algunas libcimplementaciones comunes . Solía ​​referirse al generador de flujo de claves de una versión filtrada del cifrado RC4 (de ahí " un RC4 lleno "), pero se han implementado diferentes algoritmos, generalmente de otros cifrados como ChaCha20 , desde que se usa el mismo nombre.

La calidad de la aleatoriedad randsuele ser demasiado débil para siquiera considerarse estadísticamente aleatoria, y requiere una siembra explícita. Por lo general, se recomienda usarlo en arc4randomlugar de randcuando sea posible. Algunas bibliotecas de C implementan el randuso arc4random_uniforminterno.

Implementaciones

En sistemas POSIX como Linux y BSD , las funciones matemáticas (como se declaran en <math.h>) se agrupan por separado en la biblioteca matemática . Por lo tanto, si se utiliza alguna de esas funciones, el vinculador debe recibir la directiva . Hay varias implementaciones, que incluyen: libm-lmlibm

• GNU libc 's libm
• AMD 's libm
• Red Hat 's libm
• Sun 's FDLIBM , que se utilizó como base para FreeBSD ' s masas solares y OpenBSD 's libm , los cuales a su vez fueron la base de Julia ' s OpenLibm
• libm de musl , basado en los libms de BSD y otros proyectos como ARM
• CRlibm del proyecto Arénaire ( libm correctamente redondeado ) y su sucesor MetaLibm . Utiliza el algoritmo Remez para generar automáticamente aproximaciones que se prueban formalmente.

Las implementaciones no necesariamente bajo el nombre de libmincluyen:

• ARM 's rutinas matemáticas optimizadas
• GCE-Math es una versión de funciones matemáticas C / C ++ escritas para C ++ constexpr(cálculo en tiempo de compilación)
• Las bibliotecas matemáticas SIMD (vectorizadas) incluyen SLEEF , Yeppp! y VCL de Agner Fog , además de algunos de código cerrado como SVML y DirectXMath.

Ver también

• Soporte de punto flotante C99

Referencias

enlaces externos

• math.h: declaraciones matemáticas - Referencia de definiciones de base, la especificación única de UNIX , número 7 de The Open Group
• Referencia de C para funciones matemáticas