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<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" /><title>1. 数学函数</title><link rel="stylesheet" href="styles.css" type="text/css" /><meta name="generator" content="DocBook XSL Stylesheets V1.73.2" /><link rel="start" href="index.html" title="Linux C编程一站式学习" /><link rel="up" href="ch03.html" title="第 3 章 简单函数" /><link rel="prev" href="ch03.html" title="第 3 章 简单函数" /><link rel="next" href="ch03s02.html" title="2. 自定义函数" /></head><body><div class="navheader"><table width="100%" summary="Navigation header"><tr><th colspan="3" align="center">1. 数学函数</th></tr><tr><td width="20%" align="left"><a accesskey="p" href="ch03.html">上一页</a> </td><th width="60%" align="center">第 3 章 简单函数</th><td width="20%" align="right"> <a accesskey="n" href="ch03s02.html">下一页</a></td></tr></table><hr /></div><div class="sect1" lang="zh-cn" xml:lang="zh-cn"><div class="titlepage"><div><div><h2 class="title" style="clear: both"><a id="id2712397"></a>1. 数学函数</h2></div></div></div><p>在数学中我们用过sin和ln这样的函数，例如sin(π/2)=1，ln1=0等等，在C语言中也可以使用这些函数（ln函数在C标准库中叫做<code class="literal">log</code>）：</p><div class="example"><a id="id2711787"></a><p class="title"><b>例 3.1. 在C语言中使用数学函数</b></p><div class="example-contents"><pre class="programlisting">#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double pi = 3.1416;
printf("sin(pi/2)=%f\nln1=%f\n", sin(pi/2), log(1.0));
return 0;
}</pre></div></div><br class="example-break" /><p>编译运行这个程序，结果如下：</p><pre class="screen">$ gcc main.c -lm
$ ./a.out
sin(pi/2)=1.000000
ln1=0.000000</pre><p>在数学中写一个函数有时候可以省略括号，而C语言要求一定要加上括号，例如<code class="literal">log(1.0)</code>。在C语言的术语中，<code class="literal">1.0</code>是参数（Argument），<code class="literal">log</code>是函数（Function）<a id="id2712436" class="indexterm"></a>，<code class="literal">log(1.0)</code>是函数调用（Function Call）<a id="id2712449" class="indexterm"></a>。<code class="literal">sin(pi/2)</code>和<code class="literal">log(1.0)</code>这两个函数调用在我们的<code class="literal">printf</code>语句中处于什么位置呢？在上一章讲过，这应该是写表达式的位置。因此函数调用也是一种表达式，这个表达式由函数调用运算符（()括号）和两个操作数组成，操作数<code class="literal">log</code>是一个函数名（Function Designator）<a id="id2712482" class="indexterm"></a>，它的类型是一种函数类型（Function Type）<a id="id2712489" class="indexterm"></a>，操作数<code class="literal">1.0</code>是<code class="literal">double</code>型的。<code class="literal">log(1.0)</code>这个表达式的值就是对数运算的结果，也是<code class="literal">double</code>型的，在C语言中函数调用表达式的值称为函数的返回值（Return Value）<a id="id2712519" class="indexterm"></a>。总结一下我们新学的语法规则：</p><div class="literallayout"><p>表达式 → 函数名<br />
表达式 → 表达式(参数列表)<br />
参数列表 → 表达式, 表达式, ...</p></div><p>现在我们可以完全理解<code class="literal">printf</code>语句了：原来<code class="literal">printf</code>也是一个函数，上例中的<code class="literal">printf("sin(pi/2)=%f\nln1=%f\n", sin(pi/2), log(1.0))</code>是带三个参数的函数调用，而函数调用也是一种表达式，因此<code class="literal">printf</code>语句也是表达式语句的一种。但是<code class="literal">printf</code>感觉不像一个数学函数，为什么呢？因为像<code class="literal">log</code>这种函数，我们传进去一个参数会得到一个返回值，我们调用<code class="literal">log</code>函数就是为了得到它的返回值，至于<code class="literal">printf</code>，我们并不关心它的返回值（事实上它也有返回值，表示实际打印的字符数），我们调用<code class="literal">printf</code>不是为了得到它的返回值，而是为了利用它所产生的副作用（Side Effect）<a id="id2712601" class="indexterm"></a>－－打印。<span class="emphasis"><em>C语言的函数可以有Side Effect，这一点是它和数学函数在概念上的根本区别</em></span>。</p><p>Side Effect这个概念也适用于运算符组成的表达式。比如<code class="literal">a + b</code>这个表达式也可以看成一个函数调用，把运算符<code class="literal">+</code>看作函数，它的两个参数是<code class="literal">a</code>和<code class="literal">b</code>，返回值是两个参数的和，传入两个参数，得到一个返回值，并没有产生任何Side Effect。而赋值运算符是有Side Effect的，如果把<code class="literal">a = b</code>这个表达式看成函数调用，返回值就是所赋的值，既是<code class="literal">b</code>的值也是<code class="literal">a</code>的值，但除此之外还产生了Side Effect，就是变量<code class="literal">a</code>被改变了，改变计算机存储单元里的数据或者做输入输出操作都算Side Effect。</p><p>回想一下我们的学习过程，一开始我们说赋值是一种语句，后来学了表达式，我们说赋值语句是表达式语句的一种；一开始我们说<code class="literal">printf</code>是一种语句，现在学了函数，我们又说<code class="literal">printf</code>也是表达式语句的一种。随着我们一步步的学习，把原来看似不同类型的语句统一成一种语句了。学习的过程总是这样，初学者一开始接触的很多概念从严格意义上说是错的，但是很容易理解，随着一步步学习，在理解原有概念的基础上不断纠正，不断泛化（Generalize）<a id="id2712698" class="indexterm"></a>。比如一年级老师说小数不能减大数，其实这个概念是错的，后来引入了负数就可以减了，后来引入了分数，原来的正数和负数的概念就泛化为整数，上初中学了无理数，原来的整数和分数的概念就泛化为有理数，再上高中学了复数，有理数和无理数的概念就泛化为实数。坦白说，到目前为止本书的很多说法都是不完全正确的，但这是学习理解的必经阶段，到后面的章节都会逐步纠正的。</p><p>程序第一行的#号（Pound Sign，Number Sign或Hash Sign）<a id="id2712726" class="indexterm"></a>和<code class="literal">include</code>表示包含一个头文件（Header File）<a id="id2712740" class="indexterm"></a>，后面尖括号（Angel Bracket）<a id="id2712748" class="indexterm"></a>中就是文件名（这些头文件通常位于<code class="literal">/usr/include</code>目录下）。头文件中声明了我们程序中使用的库函数，根据先声明后使用的原则，要使用<code class="literal">printf</code>函数必须包含<code class="literal">stdio.h</code>，要使用数学函数必须包含<code class="literal">math.h</code>，如果什么库函数都不使用就不必包含任何头文件，例如写一个程序<code class="literal">int main(void){int a;a=2;return 0;}</code>，不需要包含头文件就可以编译通过，当然这个程序什么也做不了。</p><p>使用<code class="literal">math.h</code>中声明的库函数还有一点特殊之处，<code class="literal">gcc</code>命令行必须加<code class="literal">-lm</code>选项，因为数学函数位于<code class="literal">libm.so</code>库文件中（这些库文件通常位于<code class="literal">/lib</code>目录下），<code class="literal">-lm</code>选项告诉编译器，我们程序中用到的数学函数要到这个库文件里找。本书用到的大部分库函数（例如<code class="literal">printf</code>）位于<code class="literal">libc.so</code>库文件中，使用<code class="literal">libc.so</code>中的库函数在编译时不需要加<code class="literal">-lc</code>选项，当然加了也不算错，因为这个选项是<code class="literal">gcc</code>的默认选项。关于头文件和库函数目前理解这么多就可以了，到<a class="xref" href="ch20.html#link">第 20 章 <i>链接详解</i></a>再详细解释。</p><div class="note" style="margin-left: 0.5in; margin-right: 0.5in;"><h3 class="title">C标准库和glibc</h3><p>C标准主要由两部分组成，一部分描述C的语法，另一部分描述C标准库。C标准库定义了一组标准头文件，每个头文件中包含一些相关的函数、变量、类型声明和宏定义。要在一个平台上支持C语言，不仅要实现C编译器，还要实现C标准库，这样的实现才算符合C标准。不符合C标准的实现也是存在的，例如很多单片机的C语言开发工具中只有C编译器而没有完整的C标准库。</p><p>在Linux平台上最广泛使用的C函数库是<code class="literal">glibc</code>，其中包括C标准库的实现，也包括本书第三部分介绍的所有系统函数。几乎所有C程序都要调用<code class="literal">glibc</code>的库函数，所以<code class="literal">glibc</code>是Linux平台C程序运行的基础。<code class="literal">glibc</code>提供一组头文件和一组库文件，最基本、最常用的C标准库函数和系统函数在<code class="literal">libc.so</code>库文件中，几乎所有C程序的运行都依赖于<code class="literal">libc.so</code>，有些做数学计算的C程序依赖于<code class="literal">libm.so</code>，以后我们还会看到多线程的C程序依赖于<code class="literal">libpthread.so</code>。以后我说<code class="literal">libc</code>时专指<code class="literal">libc.so</code>这个库文件，而说<code class="literal">glibc</code>时指的是<code class="literal">glibc</code>提供的所有库文件。</p><p><code class="literal">glibc</code>并不是Linux平台唯一的基础C函数库，也有人在开发别的C函数库，比如适用于嵌入式系统的<code class="literal">uClibc</code>。</p></div></div><div class="navfooter"><hr /><table width="100%" summary="Navigation footer"><tr><td width="40%" align="left"><a accesskey="p" href="ch03.html">上一页</a> </td><td width="20%" align="center"><a accesskey="u" href="ch03.html">上一级</a></td><td width="40%" align="right"> <a accesskey="n" href="ch03s02.html">下一页</a></td></tr><tr><td width="40%" align="left" valign="top">第 3 章 简单函数 </td><td width="20%" align="center"><a accesskey="h" href="index.html">起始页</a></td><td width="40%" align="right" valign="top"> 2. 自定义函数</td></tr></table></div></body></html>