Hispanopedia WikiLas operaciones matemáticas de C son un grupo de funciones de la biblioteca estándar del lenguaje de programación C que implementan funciones matemáticas básicas. [1] [2] Todas las funciones utilizan números de punto flotante de una forma u otra. Los diferentes estándares de C proporcionan conjuntos de funciones diferentes, aunque compatibles con versiones anteriores. La mayoría de estas funciones también están disponibles en la biblioteca estándar de C++ , aunque en diferentes encabezados (los encabezados de C también se incluyen, pero solo como una característica de compatibilidad obsoleta).
Descripción general de funciones
La mayoría de las funciones matemáticas se definen en el encabezado <math.h>( <cmath>en C++). Las funciones que operan con números enteros, como abs, labs, divy ldiv, se definen en cambio en el <stdlib.h>encabezado ( <cstdlib>encabezado en C++).
Cualquier función que opere sobre ángulos utiliza radianes como unidad de ángulo. [1]
No todas estas funciones están disponibles en la versión C89 del estándar. En el caso de las que sí lo están, las funciones solo aceptan el tipo doublepara los argumentos de punto flotante, lo que genera costosas conversiones de tipos en código que, de otro modo, utilizaba valores de precisión simple float. En C99, esta deficiencia se solucionó introduciendo nuevos conjuntos de funciones que funcionan con argumentos floaty long double. Esas funciones se identifican con los sufijos fy lrespectivamente. [3]
Entorno de punto flotante
C99 agrega varias funciones y tipos para un control detallado del entorno de punto flotante. [3] Estas funciones se pueden usar para controlar una variedad de configuraciones que afectan los cálculos de punto flotante, por ejemplo, el modo de redondeo, en qué condiciones ocurren excepciones, cuándo los números se ponen a cero, etc. Las funciones y tipos del entorno de punto flotante se definen en <fenv.h>header ( <cfenv>en C++ ).
Números complejos
C99 agrega una nueva _Complexpalabra clave (y complexuna macro de conveniencia; solo disponible si <complex.h>se incluye el encabezado) que brinda soporte para números complejos. Cualquier tipo de punto flotante se puede modificar con complex, y luego se define como un par de números de punto flotante. Tenga en cuenta que C99 y C++ no implementan números complejos de una manera compatible con el código; en cambio, este último proporciona la clase .
std::complex
Todas las operaciones con números complejos se definen en el <complex.h>encabezado. Al igual que con las funciones de valor real, el sufijo fo ldenota la variante float complexo long double complexde la función.
Algunas funciones más complejas están "reservadas para uso futuro en C99". [5] Las implementaciones son proporcionadas por proyectos de código abierto que no son parte de la biblioteca estándar.
Funciones genéricas de tipo
El encabezado <tgmath.h>define una macro genérica de tipo para cada función matemática definida en <math.h>y <complex.h>. Esto agrega un soporte limitado para la sobrecarga de funciones matemáticas: el mismo nombre de función se puede usar con diferentes tipos de parámetros; la función real se seleccionará en tiempo de compilación según los tipos de parámetros.
Cada macro genérica de tipo que corresponde a una función definida tanto para números reales como complejos encapsula un total de 6 funciones diferentes: float, doubley long double, y sus complexvariantes. Las macros genéricas de tipo que corresponden a una función definida solo para números reales encapsulan un total de 3 funciones diferentes: float, doubley long doublevariantes de la función.
El lenguaje C++ incluye soporte nativo para la sobrecarga de funciones y, por lo tanto, no proporciona el <tgmath.h>encabezado ni siquiera como una característica de compatibilidad.
Generación de números aleatorios
El encabezado <stdlib.h>( <cstdlib>en C++) define varias funciones que se pueden utilizar para la generación estadística de números aleatorios. [6]
La arc4randomfamilia de funciones de números aleatorios no está definida en el estándar POSIX, pero se encuentra en algunas libcimplementaciones comunes. Solía referirse al generador de secuencia de claves de una versión filtrada del cifrado RC4 (de ahí " un supuesto RC4 "), pero desde entonces se han implementado
algoritmos diferentes, generalmente de otros cifrados como ChaCha20 , que utilizan el mismo nombre.
La calidad de la aleatoriedad de randes generalmente demasiado débil para ser considerada estadísticamente aleatoria, y requiere una inicialización explícita. Generalmente se recomienda usar arc4randomen lugar de randcuando sea posible. Algunas bibliotecas de C implementan randel uso arc4random_uniformde forma interna.
Implementaciones
En sistemas POSIX como Linux y BSD , las funciones matemáticas (tal como se declaran en <math.h>) se agrupan por separado en la biblioteca matemática . Por lo tanto, si se utiliza alguna de esas funciones, se debe proporcionar al enlazador la directiva . Existen varias implementaciones, entre ellas:
libm-lmlibm
- libm de GNU libc
- libm de AMD , github, utilizado casi tal cual por Windows
- Libm del compilador Intel C++
- Libm de Red Hat (Newlib)
- FDLIBM de Sun , que se utilizó como base para msun de FreeBSD y libm de OpenBSD , los cuales a su vez fueron la base de OpenLibm de Julia
- Libm de musl
libms, basado en BSD y otros proyectos como Arm - libm de LLVM , que está correctamente redondeado (es decir, los errores del resultado matemáticamente correcto son inferiores a 0,5 unidades en el último lugar ) [7]
- CRlibm (libm correctamente redondeada) del proyecto Arénaire, y su sucesor MetaLibm, que utiliza el algoritmo Remez para generar automáticamente aproximaciones que están formalmente probadas.
- RLIBM de Rutger, que proporciona funciones correctamente redondeadas en precisión simple. [8]
Las implementaciones que no necesariamente se realizan bajo un nombre libmincluyen:
- Rutinas matemáticas optimizadas de Arm
- GCE-Math es una versión de funciones matemáticas de C/C++ escritas para C++
constexpr(cálculo en tiempo de compilación) - CORE-MATH, correctamente redondeado para precisión simple y doble.
- Las bibliotecas matemáticas SIMD (vectorizadas) incluyen SLEEF, Yeppp! y VCL de Agner Fog , además de algunas de código cerrado como SVML y DirectXMath. [9]
Véase también
Referencias
- ^ ab Especificación ISO/IEC 9899:1999 (PDF) . pág. 212, § 7.12.
- ^ Prata, Stephen (2004). Introducción a C. Sams Publishing. Apéndice B, Sección V: La biblioteca estándar ANSI C con adiciones C99. ISBN 0-672-32696-5.
- ^ ab Prata, Stephen (2004). C primer plus . Sams Publishing. Apéndice B, Sección VIII: Mejoras computacionales numéricas C99. ISBN 0-672-32696-5.
- ^ En términos de notación, puede parecer conveniente utilizar pow( x ,2) o pow( x ,3) para calcular cuadrados o cubos. Sin embargo, esto no es aconsejable en código crítico en términos de tiempo. A menos que una implementación tenga especial cuidado con estos casos en tiempo de compilación, x * x o x * x * x se ejecutarán mucho más rápido. Además, sqrt( x ) y cbrt( x ) deberían preferirse a pow( x ,.5) o pow( x ,1./3).
- ^ man cerf(3), man cerfc(3), ver por ejemplo https://linux.die.net/man/3/cerf.
- ^ "La biblioteca C de GNU: ISO aleatoria" . Consultado el 18 de julio de 2018 .
- ^ "Funciones matemáticas: la biblioteca C de LLVM". libc.llvm.org .
- ^ "RLibm: Libm correctamente redondeada del Laboratorio de Arquitectura y Lenguajes de Programación de Rutgers". people.cs.rutgers.edu .
- ^ Cordes, Peter. "intel - ¿Dónde está el intrínseco '_mm256_pow_ps' de Clang?". Desbordamiento de pila .
Enlaces externos
- : declaraciones matemáticas – Referencia de definiciones básicas, La especificación única de UNIX , versión 4 de The Open Group
- Referencia de C para funciones matemáticas
