C 語言中的指數
Jinku Hu
2023年10月12日
本文將演示關於如何在 C 語言中使用指數函式的多種方法。
在 C 語言中使用 pow 作為指數函式的方法
pow 函式是 C 語言數學庫的一部分，在 <math.h> 頭中定義。當使用 gcc 編譯器工具鏈時，數學庫應該被顯式連結。編譯時應傳遞 -lm 標誌，或根據需要將其包含在相應的構建系統檔案中。pow 只定義了浮點數，因此，為了達到最佳效果，不應該將其用於整數。
在下面的示例程式碼中，我們演示瞭如何計算單個 double 變數的 n 次方指數。pow 需要兩個引數 - 一個要指數化的基數和指數本身。我們可以將 pow 函式的結果連鎖到 printf 呼叫中，因為它返回的是計算的數字。不過要注意的是，對於特定的輸入，有多個錯誤需要注意，所有這些錯誤都在這裡上有記載。
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
double x = 10.0;
printf("x: %f\n", x);
printf("x^2: %f\n", pow(x, 2));
exit(EXIT_SUCCESS);
}
輸出：
x: 10.000000
x^2: 100.000000
在 C 語言中使用自定義的函式進行整數指數計算
另外，我們也可以定義我們的自定義函式來計算整數的指數。首先，我們對 int 值實現這個函式。該函式的實現非常直接；for 迴圈的迭代將基整數自身乘以 n 次。函式返回計算出的 int 值。注意，它不檢查整數型別的溢位，使用者在使用這個函式時應該注意這個事實。
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int exponentInt(const int base, int n) {
int i, p = base;
for (i = 1; i < n; ++i) p *= base;
return p;
}
int main() {
int x2 = 10;
printf("x2: %d\n", x2);
printf("x2^4: %d\n", exponentInt(x2, 4));
exit(EXIT_SUCCESS);
}
輸出：
x2: 10
x2^4: 10000
之前的指數函式的實現是有限的，因為它只能達到 232-1 的計算值，因為 int 型別本身就受到 32 位儲存空間的限制。我們可以用 unsigned long 型別來擴充套件這個限制，它在相應的系統上有 64 位的空間。因此，指數函式的計算值可以到 264-1。需要注意的是，這個函式到了一定程度後就會溢位，下面的例子就證明了這一點。
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
unsigned long exponentInteger(const unsigned long base, unsigned n) {
unsigned long i, p = base;
for (i = 1; i < n; ++i) p *= base;
return p;
}
int main() {
int x2 = 10;
printf("x2: %d\n", x2);
printf("x2^19: %lu\n", exponentInteger(x2, 19));
printf("x2^20: %lu\n", exponentInteger(x2, 20));
exit(EXIT_SUCCESS);
}
輸出：
x2: 10
x2^19: 10000000000000000000
x2^20: 7766279631452241920
作者： Jinku Hu
