Стандартная библиотека C<tgmath.h>

<tgmath.h>является заголовочным файлом в стандартной библиотеке C, предоставляющимТипогенерические математические функции（Типогенерические математические функции）。

<tgmath.h>Библиотека была введена в стандарте C99, позволяя разработчикам использовать унифицированные имена функций для вызова различных типов математических функций (таких какfloat、doubleиlong double), без необходимости явно указывать конкретный тип функции.

<tgmath.h>Основная цель:

Она упрощает использование математических функций, избегая необходимости определять отдельные функции для разных типов (таких какfloat、double、long double) явно вызывать разные функции (например,sinf、sin、sinl）。
Повышает читаемость и сопровождаемость кода.
Математические функции, поддерживающие комплексные типы.

1, Макросы, обобщённые по типу

<tgmath.h>Она определяет набор макросов, обобщённых по типу, которые автоматически выбирают правильную математическую функцию на основе типа аргумента. Например:

sin(x): еслиxДаfloat, затем вызватьsinf(x); еслиxДаdouble, затем вызватьsin(x); еслиxДаlong double, затем вызватьsinl(x)。
sqrt(x): еслиxДаfloat, затем вызватьsqrtf(x); еслиxДаdouble, затем вызватьsqrt(x); еслиxДаlong double, затем вызватьsqrtl(x)。

Эти макросы поддерживают аргументы следующих типов:

Вещественные типы:float、double、long double。
Комплексные типы:float complex、double complex、long double complex。

2, Поддерживаемые функции

<tgmath.h>Поддерживаются следующие типонезависимые математические функции:

Основные математические функции

Функция	Описание
`sin`	Функция синуса
`cos`	Функция косинуса
`tan`	Функция тангенса
`asin`	Функция арксинуса
`acos`	Функция арккосинуса
`atan`	Функция арктангенса
`atan2`	Функция арктангенса с двумя аргументами
`sinh`	Функция гиперболического синуса
`cosh`	Функция гиперболического косинуса
`tanh`	Функция гиперболического тангенса
`asinh`	Функция обратного гиперболического синуса
`acosh`	Функция обратного гиперболического косинуса
`atanh`	Функция обратного гиперболического тангенса

Экспоненциальные и логарифмические функции

Функция	Описание
`exp`	Экспоненциальная функция
`log`	Функция натурального логарифма
`log10`	Функция десятичного логарифма
`pow`	функция возведения в степень

Другие функции

Функция	Описание
`sqrt`	функция квадратного корня
`fabs`	Функция абсолютного значения
`ceil`	Функция округления вверх
`floor`	Функция округления вниз
`fmod`	Функция остатка для чисел с плавающей запятой

3, Пример

Ниже приведён пример использования<tgmath.h>является примером, демонстрирующим, как использовать обобщённые математические функции:

Пример

#include <stdio.h>
#include <tgmath.h>

int main() {
// вещественные типы
float f = 1.5f;
double d = 2.5;
long double ld = 3.5L;

// используйте обобщённые по типу функции
printf("sin(f) = %f\n", sin(f)); // вызов sinf
printf("sin(d) = %f\n", sin(d)); // вызов sin
printf("sin(ld) = %Lf\n", sin(ld)); // вызов sinl

// комплексные типы
double complex z = 1.0 + 2.0 * I;

// используйте обобщённые по типу функции
double complex sqrt_z = sqrt(z);
printf("sqrt(z) = %f + %fi\n", creal(sqrt_z), cimag(sqrt_z));

return 0;
}

Вывод результата：

sin(f) = 0.997495
sin(d) = 0.598472
sin(ld) = 0.350783
sqrt(z) = 1.272020 + 0.786151i

4, Примечания

<tgmath.h>Это доступно только в C99 и более поздних версиях.
Макросы, обобщённые по типу, автоматически выбирают правильную функцию на основе типа аргумента, поэтому тип аргумента должен быть ясен.
Если тип аргумента неоднозначен (например, целочисленная константа), компилятор может выбрать используемую по умолчаниюdoubleверсию.
Функции для комплексных типов должны включать<complex.h>Заголовочный файл.

5, Принцип реализации

<tgmath.h>Реализация основана на механизме обобщённого выбора C (_Genericключевое слово). Например,sinОпределение макроса может быть следующим:

#define sin(x) _Generic((x), \
    float: sinf,             \
    double: sin,             \
    long double: sinl        \
)(x)

_Genericключевое слово, которое на основеxтипа выбирает правильную функцию.

<tgmath.h>Он предоставляет математические функции, обобщённые по типу, упрощая вызовы для различных числовых типов (таких какfloat、double、long doubleи комплексных типов). Это важная особенность стандарта C99, особенно подходящая для научных вычислений и инженерных приложений, которым необходимо работать с несколькими числовыми типами. Используя<tgmath.h>, разработчики могут писать более лаконичный и более обобщённый код.

Другие расширения

C Стандартная библиотека