如何在 C++ 中使用 PI 常數
Jinku Hu
2023年10月12日
本文將介紹在 C++ 中宣告和使用 PI 常量的不同方法。
使用 GNU C 庫中的 M_PI 巨集
它使用 C 標準數學庫中預定義的巨集表示式。該庫定義了多個常用的數學常量，如下表所示。M_PI 巨集可以賦值給浮點變數，也可以在計算中作為文字值使用。注意，我們使用的是 setprecision 操縱器函式，它可以用來控制輸出數的顯示精度。
| 常數 | 定義 |
|---|---|
M_E |
自然對數的底數 |
M_LOG2E |
M_E 以 2 為底的對數 |
M_LOG10E |
M_E 以 10 為底的對數 |
M_LN2 |
2 的自然對數 |
M_LN10 |
10 的自然對數 |
M_PI |
圓周率 |
M_PI_2 |
Pi 除以二 |
M_PI_4 |
Pi 除以四 |
M_1_PI |
pi 的倒數(1/pi) |
M_2_PI |
pi 倒數的 2 倍 |
M_2_SQRTPI |
圓周率平方根的倒數的 2 倍 |
M_SQRT2 |
2 的平方根 |
M_SQRT1_2 |
2 的平方根的倒數（也是 1/2 的平方根） |
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
double pi1 = M_PI;
cout << "pi = " << std::setprecision(16) << M_PI << endl;
cout << "pi * 2 = " << std::setprecision(16) << pi1 * 2 << endl;
cout << "M_PI * 2 = " << std::setprecision(16) << M_PI * 2 << endl;
cout << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
pi = 3.141592653589793
pi * 2 = 6.283185307179586
M_PI * 2 = 6.283185307179586
從 C++20 開始使用 std::numbers::pi 常數
自 C++20 標準以來，該語言支援在 <numbers> 標頭檔案中定義的數學常量。這些常量被認為可以提供更好的跨平臺相容性，但目前仍處於早期階段，各種編譯器可能還不支援它。完整的常量列表可以在這裡看到。
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <numbers>
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "pi = " << std::setprecision(16) << std::numbers::pi << endl;
cout << "pi * 2 = " << std::setprecision(16) << std::numbers::pi * 2 << endl;
cout << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
pi = 3.141592653589793
pi * 2 = 6.283185307179586
宣告自己的 PI 常量變數
另外，也可以根據需要用 PI 值或任何其他數學常數宣告一個自定義常數變數。可以使用巨集表示式或變數的 constexpr 指定符來實現。下面的示例程式碼演示了這兩種方法的使用。
#include <iomanip>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
#define MY_PI 3.14159265358979323846
constexpr double my_pi = 3.141592653589793238462643383279502884L;
int main() {
cout << std::setprecision(16) << MY_PI << endl;
cout << std::setprecision(16) << my_pi << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
作者： Jinku Hu
