在 C++ 中使用 STL 的指数函数
Jinku Hu
2023年10月12日
本文将演示用于在 C++ 中计算指数的 STL 函数。
使用 std::exp 函数计算欧拉数的幂
std::exp 函数是 <cmath> 头文件的一部分以及许多常见的数学函数。前者计算欧拉数的给定次方，作为唯一参数传递。
std::exp 函数对 float、double、long double 甚至整数类型有多个重载，但后者仍然返回一个 double 浮点值。如果发生溢出，则返回以下值之一：+HUGE_VAL、+HUGE_VALF 或 +HUGE_VALL。
请注意，有几个参数的特殊返回值，例如 +-0、+-INFINITY 和 NaN。所有这些情况都显示在以下示例代码中。
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "exp(1) = e¹ = " << std::setprecision(16) << std::exp(1) << '\n'
<< "exp(10) = " << std::exp(10) << '\n'
<< "exp(100) = " << std::exp(100) << '\n';
cout << "exp(-0) = " << std::exp(-0.0) << '\n'
<< "exp(+Inf) = " << std::exp(+INFINITY) << '\n'
<< "exp(NaN) = " << std::exp(NAN) << '\n'
<< "exp(-Inf) = " << std::exp(-INFINITY) << '\n';
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
exp(1) = e¹ = 2.718281828459045
exp(10) = 22026.46579480672
exp(100) = 2.688117141816136e+43
exp(-0) = 1
exp(+Inf) = inf
exp(NaN) = nan
exp(-Inf) = 0
使用 std::exp2 函数计算 2 的幂
另一方面，我们有 std::exp2 函数来计算 2 的幂。此函数的重载返回浮点值，但也可以接受整数类型。请注意，std::exp2 对 +-0、+-INFINITY 和 NaN 等参数具有类似的特殊值。
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "exp2(4) = " << std::exp2(4) << '\n'
<< "exp2(0.5) = " << std::exp2(0.5) << '\n'
<< "exp2(10) = " << std::exp2(10) << '\n';
cout << "exp2(-0) = " << std::exp2(-0.0) << '\n'
<< "exp2(+Inf) = " << std::exp2(+INFINITY) << '\n'
<< "exp2(NaN) = " << std::exp2(NAN) << '\n'
<< "exp2(-Inf) = " << std::exp2(-INFINITY) << '\n';
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
exp2(4) = 16
exp2(0.5) = 1.41421
exp2(10) = 1024
exp2(-0) = 1
exp2(+Inf) = inf
exp2(NaN) = nan
exp2(-Inf) = 0
使用 std::pow 函数计算给定数的幂
std::pow 函数用于计算数字的给定幂的值。基数和幂值分别指定为第一个和第二个参数。
std::pow 对浮点类型和整数值有多个重载，但后者被强制转换为 double 类型，如果参数之一也是 long double，甚至可以被提升为 long double。另外，请注意 std::pow 不能用于计算负数的根。
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "pow(2, 10) = " << std::pow(2, 10) << '\n'
<< "pow(10, 0.5) = " << std::pow(10, 0.5) << '\n'
<< "pow(-25, -2) = " << std::pow(-25, -2) << '\n';
cout << "pow(-1, NAN) = " << std::pow(-1, NAN) << '\n'
<< "pow(+1, NAN) = " << std::pow(+1, NAN) << '\n'
<< "pow(INFINITY, 2) = " << std::pow(INFINITY, 2) << '\n'
<< "pow(INFINITY, -1) = " << std::pow(INFINITY, -1) << '\n';
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
pow(2, 10) = 1024
pow(10, 0.5) = 3.16228
pow(-25, -2) = 0.0016
pow(-1, NAN) = nan
pow(+1, NAN) = 1
pow(INFINITY, 2) = inf
pow(INFINITY, -1) = 0
使用 std::log 函数计算给定数的自然对数
<cmath> 中还提供了 std::log 系列函数来计算给定数值的各种对数。std::log 函数计算自然对数，与前面的函数类似，它有多个浮点和整数类型的重载。
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "log(10) = " << std::log(10) << '\n'
<< "log(100) = " << std::log(100) << '\n';
cout << "log(1) = " << std::log(1) << '\n'
<< "log(+Inf) = " << std::log(INFINITY) << '\n';
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
log(10) = 2.30259
log(100) = 4.60517
log(1) = 0
log(+Inf) = inf
作者： Jinku Hu
