C语言实现简单计算器程序的示例

这篇文章主要介绍C语言实现简单计算器程序的示例，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

这两天在看一个C语言写的计算器程序，做了不少的功夫，跟着作者一步步的进行完善，了解了许多细节性的东西，在此自己做个总结，加深自己对程序的印象，也算是梳理。

在该计算器程序，能进行加减乘除、sin、cos、exp等操作，同时能进行数值保存功能。而该计算器使用逆波兰表示法。即所有运算符都跟在操作数的后面，比如下列表达式：
（1 - 2） * （4 + 5）采用逆波兰表示法表示为：1 2 - 4 5 + *
逆波兰表达法中不需要圆括号，只要知道每个运算符需要几个操作数就不会引起歧义。

计算器程序实现很简单，具体原理如下：

while（/* 下一个运算符或操作数不是文件结束指示符 */）
 if（/* 是数 */）
 /* 将该数压入到栈中 */
 else if （/* 是运算符 */）
 /* 弹出所需数目的操作数 */
 /* 执行运算 */
 /* 将结果压入到栈中 */
 else if （/* 是换行符 */）
 /* 弹出并打印栈顶的值 */
 else
 /* 出错 */

在程序设计中，使用模块化思想，getop函数来进行读入，该函数返回一个标识，用来标识读入的是什么类型。主循环体中根据该标识执行相应的动作。

以下是该程序： （我将所有函数和变量放在同一文件）

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAXOP 100
#define NUMBER '0' //标识读入的是数字
#define NAME 'n' //标识读入的是字符串（函数名或非法字符串）
#define ALPHA 26 
int getop(char []); 
void push (double); //压栈
double pop(void); //出栈
void clear(void); //清空栈
void mathfnc(char []); //执行相应的数学函数sin、cos、exp等

int main(void)
{
 int type;
 int i, var = 0;
 double op1, op2,v;
 char s[MAXOP];
 double variable[ALPHA];

 for (i = 0; i < ALPHA; i++) //初始化用于保存数值的变量数组
 variable[i] = 0.0;

 while ((type = getop(s)) != EOF) //读取输入
 {
 switch (type)
 {
  case NUMBER:
  push (atof(s));
  break;
  case NAME:
  mathfnc(s);
  break;
  case '+':
  push (pop() + pop());
  break;
  case '*':
  push (pop() * pop());
  break;
  case '-':
  op2 = pop();
  push (pop() - op2);
  break;
  case '/':
  op2 = pop();
  if (op2 != 0.0)
   push (pop() / op2);
  else
   printf ("error: zero divisor\n");
  break;
  case '%':
  op2 = pop();
  if (op2 != 0.0)
   push (fmod(pop(), op2));
  else
   printf ("error: zero divisor\n");
  break;
  case '?': //打印栈顶元素
  op2 = pop();
  printf ("\t%.8g\n", op2);
  push (op2);
  break;
  case '=': //保存数值
  pop();
  if (var >= 'A' && var <= 'Z')
   variable[var - 'A'] = pop();
  else
   printf ("error: no variable name\n");
  break;
  case 'c':
  clear();
  break;
  case 'd': //复制栈顶元素
  op2 = pop();
  push(op2);
  push(op2);
  break;
  case 's': //交换栈元素
  op1 = pop();
  op2 = pop();
  push(op1);
  push(op2);
  case '\n':
  v = pop(); //v保存最后的一次结果
  printf ("\t%.8g\n", v);
  break;
  default:
  if (type >= 'A' && type <= 'Z')
   push(variable[type - 'A']);
  else if (type == '@') //输入的字符@表示最近一次结果值 
   push(v);
  else
   printf ("error: unknown command %s\n", s);
  break;
 }
 var = type; 
 }
 return 0;
}

/* ----------------------------------------------------------- */

#define MAXVAL 100

int sp = 0; //标识栈顶
double val[MAXVAL];

void push(double f)
{
 if (sp < MAXVAL)
 val[sp++] = f;
 else
 printf ("error: stack full, can't push %g\n", f);
}

double pop(void)
{
 if (sp > 0)
 return val[--sp];
 else
 {
 printf ("error: statck empty\n");
 return 0.0;
 } 
}

void clear(void)
{
 sp = 0;
}

void mathfnc (char s[])
{
 double op2;

 if (strcmp (s, "sin") == 0)
 push(sin(pop()));
 else if(strcmp (s, "cos") == 0)
 push(cos(pop()));
 else if(strcmp (s, "exp") == 0)
 push(exp(pop()));
 else if(strcmp (s, "pow") == 0)
 {
 op2 = pop();
 push (pow(pop(), op2));
 }
 else
 printf ("error: %s not supported\n", s);
}

/* ----------------------------------------------------------- */

#include <ctype.h>

int getch(void);
void ungetch(int);

int getop(char s[])
{
 int i, c;
 while ((s[0] = c = getch()) == ' ' || c == '\t') //过滤开头的空白字符
 ;
 s[1] = '\0';

 i = 0;

 if (islower(c)) //判断是否为小写字母，也即读取由小写字母组成的字符串
 {
 while (islower(s[++i] = c = getch()))
  ;
 s[i] = '\0';

 if (c != EOF)
  ungetch(c);
 if (strlen (s) > 1)
  return NAME;
 else 
  return c;
 }

 if (!isdigit(c) && c != '.' && c != '-')
 return c;

 if (c == '-') //用于判断是负数还是减操作  
 { 
 if (isdigit(c = getch()) || c == '.') 
  s[++i] = c;
 else
 {
  if (c != EOF)
  ungetch(c);
  return '-';
 }
 }

 if (isdigit(c)) //收集整数部分
 while (isdigit(s[++i] = c = getch()))
  ;

 if (c == '.') //收集小数部分
 while (isdigit(s[++i] = c = getch()))
  ;

 s[i] = '\0';

 if (c != EOF)
 ungetch(c);

 return NUMBER;
}


/* ----------------------------------------------------------- */
/*
 * 引用以下两个函数是因为：程序不能确定它已经读入的输入是否足够 *
 * 除非超前多读入一些输入，在本程序中，读入一些字符合成一个数字 *
 * 所以在看到第一个非数字字符之前，已经读入的数的完整性是不能确定的
 * 由于程序要超前读入一个字符，这样就导致最后又一个字符不属于当前所要读入的数 
 */

#define BUFSIZE 100
char buf[BUFSIZE];
int bufp = 0;

int getch(void) 
{
 return (bufp > 0) ? buf[--bufp] : getchar();
}

void ungetch (int c)
{
 if (bufp >= BUFSIZE)
 printf ("ungetch: too many characters\n");
 else
 buf[bufp++] = c;
}

该程序虽然简单，但是还是存在一些小小的问题，比如没有数据时进行pop的话，会打印栈中无数据同时返回数值0.0，在循环体中许多执行操作会将该数值保存到栈中，之后打印该值，用户体验度比较差。程序设计方面，模块化设计使得该程序容易增加功能而不影响其他模块，比如增加一些数学函数处理，在mathfnc函数中去添加，或增加一些运算符操作，可以在主循环体中增加。

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