C 编程/tgmath.h

tgmath.h 是一个标准 C 头文件，它定义了许多类型泛型宏，可用于各种数学运算。该头文件还包含 math.h 和 complex.h。对于 math.h 和 complex.h 头文件中的所有没有 f (float) 或 l (long double) 后缀的函数，以及其对应类型为 double（modf() 除外）的函数，都有一个相应的宏。 ^[1]

类型泛型宏

类型泛型宏是一种允许调用函数的机制，该函数的类型由宏中参数的类型决定。这意味着，例如，x 被声明为 int 数据类型，但 $tan$ 被这样调用

 tan((float)x)

那么这个表达式将具有类型 float ^[2]。
此外，如果类型泛型宏的任何一个参数或自变量是复数，它将调用复数函数，否则将调用实数函数。最终调用的函数类型取决于参数的最终转换类型。 ^[3]。

依赖图

下面的流程图显示了 tgmath.h 的依赖图。 ^[4]

来自 `math.h` 的函数

下面列出的函数仅处理实数参数并返回实数输出。如果传递复数参数给这些函数，将返回 NaN 或其他特殊数字。 ^[5]。

名称	描述
`acos`	反余弦
`asin`	反正弦
`atan`	单参数反正切
`atan2`	双参数反正切
`ceil`	向上取整，不小于参数的最小整数
`cos`	余弦
`cosh`	双曲余弦
`exp`	指数函数
`fabs`	浮点数的绝对值
`floor`	向下取整，不大于参数的最大整数
`fmod`	浮点余数
`frexp`	将数字分解为有效数字和 2 的幂
`ldexp`	根据指数缩放浮点数（见文章）
`log`	自然对数
`log10`	以 10 为底的对数
`modf(x,p)`	返回x 的小数部分，并将整数部分存储在指针p 指向的位置
`pow(x,y)`	将x 乘方y，x^y
`sin`	正弦
`sinh`	双曲正弦
`sqrt`	平方根，返回数字的非负平方根
`tan`	正切
`tanh`	双曲正切
`isgreater`	如果 x > y，则返回 1，否则返回 0
`isnan(x)`	如果 x 是 NaN（非数字），则返回 1
`islessequal`	如果 x 小于或等于 y，则返回 1，否则返回 0
`isinf(x)`	表示 x 是否为无穷大
`signbit`	表示 x 是否为负数（如果 x 小于 0，则返回 8，否则返回 0）

来自 `complex.h` 的函数

下面定义的函数处理复数参数，但不返回复数输出。 ^[5]。

名称	描述
`cacos`	反余弦
`casin`	反正弦
`catan`	单参数反正切
`catan2`	双参数反正切
`cceil`	向上取整，不小于参数的最小整数
`ccos`	余弦
`ccosh`	双曲余弦
`cexp`	指数函数
`cabs`	复数浮点数的绝对值
`cfloor`	向下取整，不大于参数的最大整数
`cfmod`	浮点余数
`cfrexp`	将数字分解为有效数字和 2 的幂
`cldexp`	根据指数缩放浮点数（见文章）
`clog`	自然对数
`clog10`	以 10 为底的对数
`cmodf(x,p)`	返回x 的小数部分，并将整数部分存储在指针p 指向的位置
`cpow(x,y)`	将x 乘方y，x^y
`csin`	正弦
`csinh`	双曲正弦
`csqrt`	平方根，返回数字的非负平方根
`ctan`	正切
`ctanh`	双曲正切

使用示例

以下代码说明了 tgmath.h 中定义的 atan 函数的使用，该函数计算正切函数域中定义的数字的反正切。

#include <stdio.h>
#include <tgmath.h>
int main()
{
        float ang, ans;
        scanf("%f", &ang);
        ans = atan(ang);
        printf("%0.3f\n", ans);
        return 0;
}

显著差异

这里定义的类似函数在“棘手”数字的返回值方面存在显著差异。例如，使用 sqrt 计算 -25 的平方根返回 -NaN（非数字），而 csqrt 返回 0.000000。在其他函数中也可能注意到此类差异。

基本原理

此头文件主要在计算数学函数时包含。由于它包含了 math.h 和 complex.h，因此解决了由不一致输入引起的错误。单独包含任何头文件都会导致某些输入的不一致输出。

参考文献

外部链接

[1] ttp://www.opengroup.org/onlinepubs/009695399/basedefs/tgmath.h.html

[2] ttp://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man7/tgmath.h.7posix.html

[3] ttp://www.qnx.com/developers/docs/6.4.1/dinkum_en/c99/tgmath.html

[4] ttp://www-zeuthen.desy.de/apewww/APE/software/nlibc/html/tgmath_8h.html

[pubs-5] ttp://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009604599/basedefs/tgmath.h.html

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