在 C++ 中评估数学表达式的最佳方法是什么？答案

【问题标题】：What is the best way to evaluate mathematical expressions in C++?在 C++ 中评估数学表达式的最佳方法是什么？
【发布时间】：2011-02-25 10:01:35
【问题描述】：

例如，评估任何自定义数学表达式的最佳方法是什么

3+sqrt(5)+pow(3)+log(5)

我知道将 Python 嵌入到 C++ 中可以做到这一点；有没有更好的办法？

谢谢！

【问题讨论】：

Evaluating arithmetic expressions in C++ 的可能重复项

标签： c++ math expression

【解决方案1】：

不知道为什么'pow'只有一个参数，但是使用ExprTk库可以得出以下简单解决方案：

#include <cstdio>
#include <string>
#include "exprtk.hpp"

int main()
{
   typedef exprtk::expression<double> expression_t;
   typedef exprtk::parser<double>         parser_t;

   std::string expression_string = "3 + sqrt(5) + pow(3,2) + log(5)";

   expression_t expression;

   parser_t parser;

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

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

   return 0;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

在 C++ 中使用现成的标准库是无法做到这一点的，尽管有许多很好的解析算法可以让您评估这样的表达式。

如果您想要一些关于良好解析算法的参考资料，请考虑查看 Programming Abstractions in C++ （免费且在线提供！）中的第 14 章表达式解析，或考虑查看 Dijkstra's shunting-yard algorithm。这里提到的两种算法都易于实现，并且可以让您相对轻松地评估表达式。

如果您对一些用于评估表达式的核心工具感兴趣，请考虑查看flex 和GNU bison 工具，它们可以为这些类型的表达式构建强大的解析器。我相信bison 文档甚至向您展示了如何解析和评估算术表达式，因此您可能已经为您完成了工作。

希望这会有所帮助！

【讨论】：

不相关，但感谢有关 C++ 编程抽象的提示！

【解决方案3】：

Boost.Spirit 是一个 C++ 解析器库。

例子：

在其发行版中：classic 版本和current 版本（查找“calc”）；
在Rosetta wiki;
一些applications 使用它。

【讨论】：

为 boost.spirit +1。但是，您的示例指向 1.8，这与以后的版本有很大不同（解析现在发生在 boost::spirit::qi 中）
@Tristram – 你是对的。我从发行版链接到当前版本，但其他两个链接仅适用于经典版本。

【解决方案4】：

muParserX 是另一个 C++ 数学表达式解析器。

【讨论】：

【解决方案5】：

我为 Lua 编写了一个简单易用的前端，用于评估 C（当然还有 C++）中的算术表达式。见http://www.tecgraf.puc-rio.br/~lhf/ftp/lua/#ae。另见OpenSouce C/C++ Math expression parser Library 和What is a fast C or Objective-C math parser?

【讨论】：

【解决方案6】：

Lepton 是另一个可以做到这一点的 C++ 库。除了解析和评估表达式，它还具有一些更高级的能力。例如，它可以计算解析导数，并且可以对表达式进行一些基本的代数化简。该库很小，而且是开源的（MIT 许可）。

【讨论】：

【解决方案7】：

最简单的方法是使用外部库。我找到的最简单的是TinyExpr。它是用 C 编写的，所以从 C++ 调用它应该很容易。而且，它只有一个源文件和一个头文件。非常容易集成。你可以得到它here。

解决您的示例问题只是：

#include "tinyexpr.h"
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("Result: %f\n", te_interp("3+sqrt(5)+pow(3,2)+log(5)", 0));
    return 0;
}

我知道将 Python 嵌入到 C++ 中可以做到这一点

你可以这样做，但你会引入一个巨大的依赖来解决一个简单的问题。

【讨论】：

【解决方案8】：

这是为最新版本的 Boost Spirit 编写的方法： http://agentzlerich.blogspot.com/2011/06/using-boost-spirit-21-to-evaluate.html

【讨论】：

【解决方案9】：

我用 C++ 和 Java 开发了一个simple expression parser。目前他们只处理算术运算符+。 -, / * 但没有理由不能扩展它们以容纳更多功能。

这些简单的示例使用调车场算法将表达式转换为反向波兰表示法，然后使用另一个简单的基于堆栈的算法来实际评估表达式。

代码示例可以在here找到。

【讨论】：

【解决方案10】：

在为类似任务搜索库时，我发现了libmatheval。似乎是一件正当的事情。不幸的是，GPL，这对我来说是不可接受的。

【讨论】：

【解决方案11】：

像这样格式化一个字符串：

#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <string>
#include <math.h>

extern "C" {
std::string evaluate() { return boost::lexical_cast<std::string>(3+sqrt(5)+pow(3)+log(5)); }
}

调用 C++ 编译器将上述代码编译成共享库。然后加载那个共享库，解析evaluate的地址，调用它，得到结果。

【讨论】：

为什么要将结果转换为字符串？
您需要将其转换为某个值，因为表达式产生的结果类型是未知的，字符串或双精度。