ExprTk 如何简化 C 中的数学表达式求值？

C 语言数学表达式的高效求值

求值数学表达式的任务是科学计算和数据分析中经常出现的任务。在 C 中实现这一点可能很麻烦，尤其是涉及自定义函数的复杂表达式。本文评估了在 C 中表达和评估数学表达式的最有效方法。

一种常用的方法是将 Python 嵌入到 C 中。 Python 丰富的数值库和易于处理数学表达式使其成为一种方便的解决方案。然而，这种方法可能会引入运行时依赖性和潜在的性能瓶颈。

为了避免 Python 集成的缺点，ExprTk 库作为一种强大且高效的替代方案应运而生。 ExprTk 是专门为解析和评估数学表达式而设计的 C 库。其主要功能包括：

• 表达式解析：它采用基于现代编译器的解析器来高效、准确地解析表达式。
• 函数库： ExprTk 拥有一套全面的内置函数，包括三角函数、对数函数和指数函数。
• 自定义函数：它允许用户定义自定义函数来扩展其功能。
• 类型安全求值： ExprTk 确保求值期间的类型安全，防止由于类型不匹配而导致错误结果。

要使用 ExprTk 求值数学表达式，可以构造简单的代码片段：

<code class="C++">#include <cstdio>
#include <string>
#include "exprtk.hpp"

int main()
{
   // Define expression string
   std::string expression_string = "3 + sqrt(5) + pow(3, 2) + log(5)";

   // Create expression and parser objects
   exprtk::expression<double> expression;
   exprtk::parser<double> parser;

   // Compile expression
   if (parser.compile(expression_string, expression))
   {
      // Evaluate expression
      double result = expression.value();

      // Print result
      printf("Result: %19.15f\n", result);
   }
   else
      printf("Error in expression\n.");

   return 0;
}</code>

在此示例中，表达式“3 sqrt(5) pow(3, 2) log(5)”被高效地解析和计算，提供了实用且高性能的在 C 中处理自定义数学表达式的解决方案。

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