C 语言综合练习二：命令行计算器

更新时间：2026-08-26。本文是 languages/c/ 主题入门层第 73 篇。练习二上难度：做一个命令行计算器，支持 2 + 3、10 * 4.5 这类输入。它同时锻炼函数封装（每个运算一个函数）、switch 分支、字符串处理（拆分运算符和数字）和边界处理（除零、非法运算符）。代码已入库 demos/c-beginner-practice/calculator.c。

本文要回答的问题

• 怎么解析"数字 运算符 数字"这种输入？
• 运算符分发用 if 还是 switch？
• 除零、非法输入怎么优雅处理？

一、需求拆解

$ ./calculator 10 + 3.5
10 + 3.5 = 13.5
$ ./calculator 5 / 0
错误：不能除以零

输入来自 命令行参数（argc/argv）：argv[1] 第一个数字、argv[2] 运算符、argv[3] 第二个数字。

模块	手段
参数解析	argc/argv + strtod（带错误检查）
运算符分发	switch
运算实现	每类一个函数
错误处理	参数数量不足、除零、非法运算符

二、完整代码

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

double add(double a, double b) { return a + b; }
double sub(double a, double b) { return a - b; }
double mul(double a, double b) { return a * b; }
double divide(double a, double b) { return a / b; }

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 4) {
        fprintf(stderr, "用法: %s 数字 运算符 数字\n", argv[0]);
        fprintf(stderr, "例: %s 10 + 3.5\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    char *end1, *end2;
    errno = 0;
    double a = strtod(argv[1], &end1);
    double b = strtod(argv[3], &end2);
    if (*end1 != '\0' || *end2 != '\0') {
        fprintf(stderr, "错误：操作数必须是数字\n");
        return 1;
    }

    double result;
    switch (argv[2][0]) {
    case '+': result = add(a, b); break;
    case '-': result = sub(a, b); break;
    case '*': result = mul(a, b); break;
    case '/':
        if (b == 0.0) {
            fprintf(stderr, "错误：不能除以零\n");
            return 1;
        }
        result = divide(a, b);
        break;
    default:
        fprintf(stderr, "错误：不支持的运算符 %s\n", argv[2]);
        return 1;
    }

    printf("%g %s %g = %g\n", a, argv[2], b, result);
    return 0;
}

三、关键设计点

1. strtod 检查非法数字：

char *end;
double a = strtod("abc", &end);
// end 指向 'a'，*end != '\0' → 输入非法

用 *end != '\0' 判断是否整个字符串都被消费了（stdlib 转换 讲过）。

2. 除零在调用前拦截：

case '/':
    if (b == 0.0) { ... return 1; }   // 先检查再调用
    result = divide(a, b);

浮点除零在 C 里是 UB（可能产生 inf 或崩溃），自己拦掉。

3. switch 分发运算符：4 个分支清晰，default 兜底非法运算符。

四、运行演示

$ make run ARGS="10 + 3.5"
10 + 3.5 = 13.5
$ ./calculator 5 / 0
错误：不能除以零
$ ./calculator 2 x 3
错误：不支持的运算符 x
$ ./calculator 1 2
用法: ./calculator 数字 运算符 数字

五、扩展练习

• 支持 % 取余（注意整数）；
• 支持 sqrt、pow 单目运算（./calculator sqrt 16）；
• 用函数指针数组替代 switch（回调的分发思想）。

六、一句话总结

/*
 * calculator.c —— C 语言入门综合练习二：命令行计算器
 * 文档: languages/c/beginner/73-practice-calculator.md
 * 编译: make && ./calculator 10 + 3.5
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>

double add(double a, double b) { return a + b; }
double sub(double a, double b) { return a - b; }
double mul(double a, double b) { return a * b; }
double divide(double a, double b) { return a / b; }

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 4) {
        fprintf(stderr, "用法: %s 数字 运算符 数字\n", argv[0]);
        fprintf(stderr, "例: %s 10 + 3.5\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    char *end1, *end2;
    errno = 0;
    double a = strtod(argv[1], &end1);
    double b = strtod(argv[3], &end2);
    if (*end1 != '\0' || *end2 != '\0') {
        fprintf(stderr, "错误：操作数必须是数字\n");
        return 1;
    }

    double result;
    switch (argv[2][0]) {
    case '+': result = add(a, b); break;
    case '-': result = sub(a, b); break;
    case '*': result = mul(a, b); break;
    case '/':
        if (b == 0.0) {
            fprintf(stderr, "错误：不能除以零\n");
            return 1;
        }
        result = divide(a, b);
        break;
    default:
        fprintf(stderr, "错误：不支持的运算符 %s\n", argv[2]);
        return 1;
    }

    printf("%g %s %g = %g\n", a, argv[2], b, result);
    return 0;
}

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• switch 分支，见switch-case；
• 函数指针分发（进阶方向），见函数指针。