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将类型附加到标量的首选机制?

units-of-measurement types templates c++

ÐÐ°n · 技术社区 · 8 年前

[编辑:将米/码更改为foo/bar;这不是将米转换为码。]

将类型附加到标量(如 double ? 典型的用例是度量单位(但我不是在寻找实际的实现, boost has one ).

这看起来很简单,如下所示:

template <typename T>
struct Double final
{
    typedef T type;
    double value;
};

namespace tags
{
    struct foo final {};
    struct bar final {};
}
constexpr double FOOS_TO_BARS_ = 3.141592654;
inline Double<tags::bar> to_bars(const Double<tags::foo>& foos)
{
    return Double<tags::bar> { foos.value * FOOS_TO_BARS_ };
}

static void test(double value)
{
    using namespace tags;
    const Double<foo> value_in_foos{ value };    
    const Double<bar> value_in_bars = to_bars(value_in_foos);
}

真的是这样吗?或者,这种方法是否存在隐藏的复杂性或其他重要考虑因素?

这似乎远比

   inline double foos_to_bars(double foos)
   {
      return foos * FOOS_TO_BARS_;
   }

而几乎不增加任何复杂性或开销。

3 回复 | 直到 8 年前

krzaq 8 年前

我会采用基于比率的方法,就像 std::chrono (Howard Hinnant在他最近的2016年C++大会上展示了这一点。) talk about <chrono> )

template<typename Ratio = std::ratio<1>, typename T = double>
struct Distance
{
    using ratio = Ratio;
    T value;
};

template<typename To, typename From>
To distance_cast(From f)
{
    using r = std::ratio_divide<typename To::ratio, typename From::ratio>;
    return To{ f.value * r::den / r::num };
}

using yard = Distance<std::ratio<10936133,10000000>>;
using meter = Distance<>;
using kilometer = Distance<std::kilo>;
using foot = Distance<std::ratio<3048,10000>>;

demo

赞成的意见:

meter m = yard{10} 是编译时错误或安全隐式转换,
漂亮的类型名称,您必须非常努力地使用解决方案来进行无效转换

欺骗:

可能的整数溢出/精度问题(可通过实施质量缓解?)

ROX 8 年前

首先,是的,我认为你所建议的方式是相当合理的,尽管是否被优先考虑取决于上下文。这种方法的优势在于,您定义的转换可能不仅仅是简单的乘法(例如摄氏度和华氏度)。

然而,您的方法确实创建了不同的类型,这导致需要创建转换,这可能是好的,也可能是坏的,具体取决于使用情况。

(我很欣赏你的码和米只是一个例子,我也将用它作为一个例子)

如果我正在编写处理长度的代码,(大多数)无论单位是什么,逻辑都是相同的。虽然我可以将包含该逻辑的函数设置为模板,以便它可以采用不同的单元,但仍然有一个合理的用例,其中数据需要来自两个不同的源,并提供给不同的单元。在这种情况下,我宁愿处理一个长度类,而不是每个单位的一个类,这些长度可以保存它们的转换信息,也可以只使用一个固定单元,在输入/输出阶段进行转换。

另一方面,当我们有不同的测量类型时,例如长度、面积、温度。在这些类型之间没有默认转换是一件好事。好的是,我不能不经意地给温度增加一个长度。

(当然,类型的乘法是不同的。)

-2

Bathsheba 8 年前

在我看来,您的方法过于设计,以至于很难发现错误。即使在这一点上,您引入的语法复杂性也使您的转换变得不准确:您是从小数点后第8位开始的。

标准换算为1英寸为25.4mm,这意味着一码正好是0.9144m。

在IEEE754二进制浮点中,这一点及其倒数都不能精确表示。

如果我是你,我会定义

constexpr double METERS_IN_YARDS = 0.9144;

constexpr double YARDS_IN_METERS = 1.0 / 0.9144;

为了避免错误,以老式的方式使用双精度浮点运算。