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Arduino 数学库

Arduino数学库(math.h)包含了许多用于操作浮点数的有用的数学函数。

库中的宏

以下是在标题math.h中定义的宏:

宏值描述
M_E2.7182818284590452354常数e。
M_LOG2E

1.4426950408889634074

/* log_2 e */

e以2为底的对数。
M_1_PI

0.31830988618379067154

/* 1/pi */

常数1/pi。
M_2_PI

0.63661977236758134308

/* 2/pi */

常数2/pi。
M_2_SQRTPI

1.12837916709551257390

/* 2/sqrt(pi) */

常数2/sqrt(pi)。
M_LN10

2.30258509299404568402

/* log_e 10 */

10的自然对数。
M_LN2

0.69314718055994530942

/* log_e 2 */

2的自然对数。
M_LOG10E

0.43429448190325182765

/* log_10 e */

e以10为底的对数。
M_PI

3.14159265358979323846

/* pi */

常数pi。
M_PI_2

3.3V1.57079632679489661923

/* pi/2 */

常数pi/2。
M_PI_4

0.78539816339744830962

/* pi/4 */

常数pi/4。
M_SQRT1_2

0.70710678118654752440

/* 1/sqrt(2) */

常数1/sqrt(2)。
M_SQRT2

1.41421356237309504880

/* sqrt(2) */

2的平方根。
acosf-acos()函数的别名。
asinf-asin()函数的别名。
atan2f-atan2()函数的别名。
cbrtf-cbrt()函数的别名。
ceilf-ceil()函数的别名。
copysignf-copysign()函数的别名。
coshf-cosh()函数的别名。
expf-exp()函数的别名。
fabsf-fabs()函数的别名。
fdimf-fdim()函数的别名。
floorf-floor()函数的别名。
fmaxf-fmax()函数的别名。
fminf-fmin()函数的别名。
fmodf-fmod()函数的别名。
frexpf-frexp()函数的别名。
hypotf-hypot()函数的别名。
INFINITY-无穷大常量。
isfinitef-isfinite()函数的别名。
isinff-isinf()函数的别名。
isnanf-isnan()函数的别名。
ldexpf-ldexp()函数的别名。
log10f-log10()函数的别名。
logf-log()函数的别名。
lrintf-lrint()函数的别名。
lroundf-lround()函数的别名。

库函数

以下函数在标题 math.h 中定义：

序号库函数和描述
1

double acos (double __x)

acos()函数计算x的反余弦的主值。返回值在[0, pi]弧度的范围内。不在[-1, +1]范围内的参数会发生域错误。

2

double asin (double __x)

asin()函数计算x的反正弦的主值。返回值在[-pi/2, pi/2]弧度的范围内。不在[-1, +1]范围内的参数会发生域错误。

3

double atan (double __x)

atan()函数计算x的反正切的主值。返回值在[-pi/2, pi/2]弧度的范围内。

4

double atan2 (double __y, double __x)

atan2()函数计算y/x的反正切的主值，使用两个参数的符号来确定返回值的象限。返回值在[-pi, +pi]弧度的范围内。

5

double cbrt (double __x)

cbrt()函数返回x的立方根值。

6

double ceil (double __x)

ceil()函数返回大于或等于x的最小整数值，以浮点数表示。

7

static double copysign (double __x, double __y)

copysign()函数返回x，但带有y的符号。即使x或y是NaN或零，他们也可以工作。

8

double cos(double __x)

cos()函数返回x的余弦，以弧度为单位。

9

double cosh (double __x)

cosh()函数返回x的双曲余弦。

10

double exp (double __x)

exp()返回e的x次幂的值。

11

double fabs (double __x)

fabs()函数计算浮点数x的绝对值。

12

double fdim (double __x, double __y)

fdim()函数返回max(x - y, 0)。如果x或y或者两者都是NaN，则返回NaN。

13

double floor (double __x)

floor()函数返回小于或等于x的最大整数值，以浮点数表示。

14

double fma (double __x, double __y, double __z)

fma()函数执行浮点乘加，即运算(x * y) + z，但是中间结果不会四舍五入到目标类型。这有时可以提高计算的精度。

15

double fmax (double __x, double __y)

fmax()函数返回两个值x和y中较大的一个。如果一个参数是NaN，则返回另一个参数。如果两个参数都是NaN，则返回NaN。

16

double fmin (double __x, double __y)

fmin()函数返回两个值x和y中较小的一个。如果一个参数是NaN，则返回另一个参数。如果两个参数都是NaN，则返回NaN。

17

double fmod (double __x, double__y)

fmod()函数返回x / y的余数。

18

double frexp (double __x, int * __pexp)

frexp()函数将浮点数分解为规格化分数和2的整次幂。它将整数存储在pexp指向的int对象中。如果x是一个正常的浮点数，则frexp()函数返回值v，使得v具有区间[1/2, 1)或零的量值，而x等于v乘以2的pexp次幂。如果x是零，那么结果的两个部分都是零。如果x不是有限数字，frexp()将按原样返回x，并通过pexp存储0。

注意 − 这个实现允许一个零指针作为指令来跳过存储指数。

19

double hypot (double __x, double__y)

hypot()函数返回sqrt(x*x + y*y)。这是一个边长为x和y的直角三角形的斜边的长度，或点(x, y)距离原点的距离。使用这个函数而不是直接使用公式是比较明智的，因为误差要小得多。x和y没有下溢。如果结果在范围内，则不会溢出。

20

static int isfinite (double __x)

如果x是有限的，isfinite()函数返回一个非零值：不是正或负无穷，也不是NaN。

21

int isinf (double __x)

如果参数x是正无穷大，则函数isinf()返回1；如果x是负无穷大，则返回-1，否则返回0。

注意 − GCC 4.3可以用内联代码替换这个函数，这个代码对两个无穷大返回1值(gcc bug #35509)。

22

int isnan (double __x)

如果参数x表示“非数字”(NaN)对象，则函数isnan()返回1，否则返回0。

23

double ldexp (double __x, int __exp )

ldexp()函数将浮点数乘以2的整数次幂。它返回x乘以2的exp次幂的值。

24

double log (double __x)

log()函数返回参数x的自然对数。

25

double log10(double __x)

log10()函数返回参数x的对数，以10为基数。

26

long lrint (double __x)

lrint()函数将x四舍五入到最近的整数，将中间情况舍入到偶数整数方向（例如，1.5和2.5的值都舍入到2）。这个函数类似于rint()函数，但是它的返回值类型不同，并且有可能溢出。

返回

四舍五入的长整数值。如果x不是有限数字或者溢出，则此实现返回LONG_MIN值(0x80000000)。

27

long lround (double __x)

lround()将函数将x四舍五入到最近的整数，但中间情况不舍入到0（不是到最近的偶数整数）。这个函数类似于round()函数，但是它的返回值的类型是不同的，并且有可能溢出。

返回

四舍五入的长整数值。如果x不是有限数字或者溢出，则此实现返回LONG_MIN值(0x80000000)。

28

double modf (double __x, double * __iptr )

modf()函数将参数x分解为整数部分和小数部分，每个部分都与参数具有相同的符号。它在iptr指向的对象中将整数部分存储为double。

modf()函数返回x的有符号小数部分。

注意 − 这个实现跳过零指针的写入。但是，GCC 4.3可以用内联代码替换这个函数，不允许使用NULL地址来避免存储。

29

float modff (float __x, float * __iptr)

modf()函数的别名。

30

double pow (double __x, double __y)

pow()函数返回x的y次幂。

31

double round (double __x)

round()函数将x四舍五入到最近的整数，但中间情况不舍入到0（不是到最近的偶数整数）。不可能会溢出。

返回

四舍五入的值。如果x是整数或无穷大，则返回x本身。如果x是NaN，则返回NaN。

32

int signbit (double __x)

如果x的值设置了符号位，signbit()函数将返回一个非零值。这与“x < 0.0”不同，因为IEEE 754浮点允许零署名。比较“-0.0 < 0.0”是错的，但“signbit (-0.0)”会返回一个非零值。

33

double sin (double __x)

sin()函数返回x的正弦值，以弧度为单位。

34

double sinh (double __x)

sinh()函数返回x的双曲正弦。

35

double sqrt (double __x)

sqrt()函数返回x的非负平方根。

36

double square (double __x)

square()函数返回x * x。

注意 − 此函数不属于C标准定义。

37

double tan (double __x)

tan()函数返回x的正切值，以弧度为单位。

38

double tanh ( double __x)

tanh()函数返回x的双曲正切。

39

double trunc (double __x)

trunc()函数将x四舍五入为最近的整数，不大于绝对值。


例子

以下示例显示如何使用最常用的math.h库函数： 

double double__x = 45.45 ;
double double__y = 30.20 ;

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   Serial.print("cos num = ");
   Serial.println (cos (double__x) ); // returns cosine of x
   Serial.print("absolute value of num = ");
   Serial.println (fabs (double__x) ); // absolute value of a float
   Serial.print("floating point modulo = ");
   Serial.println (fmod (double__x, double__y)); // floating point modulo
   Serial.print("sine of num = ");
   Serial.println (sin (double__x) ) ;// returns sine of x
   Serial.print("square root of num : ");
   Serial.println ( sqrt (double__x) );// returns square root of x
   Serial.print("tangent of num : ");
   Serial.println ( tan (double__x) ); // returns tangent of x
   Serial.print("exponential value of num : ");
   Serial.println ( exp (double__x) ); // function returns the exponential value of x.
   Serial.print("cos num : ");

   Serial.println (atan (double__x) ); // arc tangent of x
   Serial.print("tangent of num : ");
   Serial.println (atan2 (double__y, double__x) );// arc tangent of y/x
   Serial.print("arc tangent of num : ");
   Serial.println (log (double__x) ) ; // natural logarithm of x
   Serial.print("cos num : ");
   Serial.println ( log10 (double__x)); // logarithm of x to base 10.
   Serial.print("logarithm of num to base 10 : ");
   Serial.println (pow (double__x, double__y) );// x to power of y
   Serial.print("power of num : ");
   Serial.println (square (double__x)); // square of x
}

void loop() {

}

结果

cos num = 0.10
absolute value of num = 45.45
floating point modulo =15.25
sine of num = 0.99
square root of num : 6.74
tangent of num : 9.67
exponential value of num : ovf
cos num : 1.55
tangent of num : 0.59
arc tangent of num : 3.82
cos num : 1.66
logarithm of num to base 10 : inf
power of num : 2065.70


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