C 语言中的指数
Jinku Hu
2023年10月12日
本文将演示关于如何在 C 语言中使用指数函数的多种方法。
在 C 语言中使用 pow 作为指数函数的方法
pow 函数是 C 语言数学库的一部分，在 <math.h> 头中定义。当使用 gcc 编译器工具链时，数学库应该被显式链接。编译时应传递 -lm 标志，或根据需要将其包含在相应的构建系统文件中。pow 只定义了浮点数，因此，为了达到最佳效果，不应该将其用于整数。
在下面的示例代码中，我们演示了如何计算单个 double 变量的 n 次方指数。pow 需要两个参数 - 一个要指数化的基数和指数本身。我们可以将 pow 函数的结果连锁到 printf 调用中，因为它返回的是计算的数字。不过要注意的是，对于特定的输入，有多个错误需要注意，所有这些错误都在这里上有记载。
#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);
}
输出：
x: 10.000000
x^2: 100.000000
在 C 语言中使用自定义的函数进行整数指数计算
另外，我们也可以定义我们的自定义函数来计算整数的指数。首先，我们对 int 值实现这个函数。该函数的实现非常直接；for 循环的迭代将基整数自身乘以 n 次。函数返回计算出的 int 值。注意，它不检查整数类型的溢出，用户在使用这个函数时应该注意这个事实。
#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);
}
输出：
x2: 10
x2^4: 10000
之前的指数函数的实现是有限的，因为它只能达到 232-1 的计算值，因为 int 类型本身就受到 32 位存储空间的限制。我们可以用 unsigned long 类型来扩展这个限制，它在相应的系统上有 64 位的空间。因此，指数函数的计算值可以到 264-1。需要注意的是，这个函数到了一定程度后就会溢出，下面的例子就证明了这一点。
#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);
}
输出：
x2: 10
x2^19: 10000000000000000000
x2^20: 7766279631452241920
作者： Jinku Hu
