C ++에서 안전한 물리 연산 입력

C ++에서 안전한 물리 연산 입력

---

물리 단위를 별도의 유형으로 정의하고 해당 유형간에 유효한 연산을 정의하는 것이 C ++에서 감지됩니까?

일반 부동 소수점 값을 사용하여 표현하는 대신 많은 유형과 많은 연산자 오버로딩을 도입하면 이점이 있습니까?

예:

class Time{...};
class Length{...};
class Speed{...};
...
Time operator""_s(long double val){...}
Length operator""_m(long double val){...}
...
Speed operator/(const Length&, const Time&){...}

Time, Length및 Speed다른 연산자의 반환 유형으로 만 만들 수있는 곳은 어디 입니까?

---

물리 단위를 별도의 유형으로 정의하고 해당 유형간에 유효한 연산을 정의하는 것이 C ++에서 감지됩니까?

물론. 표준 Chrono 라이브러리는 이미 시점과 기간에 대해이 작업을 수행합니다.

일반 부동 소수점 값을 사용하여 표현하는 대신 많은 유형과 많은 연산자 오버로딩을 도입하면 이점이 있습니까?

예 : 유형 시스템을 사용하여 런타임 오버 헤드를 추가하지 않고 컴파일 타임에 거리에 질량을 추가하는 것과 같은 오류를 포착 할 수 있습니다.

유형과 연산자를 직접 정의하고 싶지 않다면 Boost에는이를위한 Units 라이브러리 가 있습니다.

---

나는 이것을 위해 boost :: units 를 정말로 추천 할 것 입니다. 모든 변환 컴파일 시간을 수행하며 잘못된 차원의 의사 코드 예제를 사용하려는 경우 컴파일 시간 오류가 발생합니다.

length l1, l2, l3;
area a1 = l1 * l2; // Compiles
area a2 = l1 * l2 * l3; // Compile time error, an area can't be the product of three lengths.
volume v1 = l1 * l2 * l3; // Compiles

---

나는이 길을 갔다. 장점은 유형 안전성의 일반적이고 많은 장점입니다. 내가 겪은 단점 :

• 초 제곱과 같은 계산에서 중간 값을 저장하고 싶을 것입니다. 이러한 값을 유형으로 갖는 것은 다소 의미가 없습니다 (seconds ^ 2는 분명히있는 유형이 아닙니다 velocity).
• 달성하기 위해 점점 더 많은 과부하 / 연산자가 정의해야하는 점점 더 복잡한 계산을 수행하고 싶을 것입니다.

하루가 끝나면 간단한 계산과 간단한 목적을 위해 매우 깨끗합니다. 그러나 수학이 복잡해지면 형식화 된 단위 체계가 잘 작동하도록하기가 어렵습니다.

---

모든 사람들은 형식 ​​안전 보장을 플러스로 언급했습니다. 또 다른 큰 장점은 단위 (미터)에서 개념 (길이)을 추상화하는 능력입니다.

예를 들어 단위를 다룰 때 일반적인 문제는 SI와 미터법을 혼합하는 것입니다. 개념이 클래스로 추상화되면 더 이상 문제가되지 않습니다.

Length width = Length::fromMeters(2.0);
Length height = Length::fromFeet(6.5);
Area area = width * height; //Area is computed correctly!
cout << "The total area is " << area.toInches() << " inches squared.";

클래스의 사용자는 내부 표현이 사용하는 단위를 알 필요가 없습니다. 적어도 심각한 반올림 문제가없는 한.

---

나는 더 많은 삼각법 라이브러리가 각도를 사용하여이 작업을 수행했으면 좋겠습니다. 왜냐하면 항상 각도 또는 라디안을 예상하는지 찾아야하기 때문입니다.

---

강력한 컴파일 타임 유형 안전 유닛 라이브러리를 찾고 있지만 부스트 종속성에서 드래그하는 것을 주저하는 사람들을 위해 units를 확인하십시오 . 라이브러리는 종속성이없는 단일 .h 파일로 구현되며 단위 테스트 / 문서화를 빌드하기위한 프로젝트와 함께 제공됩니다. msvc2013, 2015 및 gcc-4.9.2에서 테스트되었으며 해당 컴파일러의 이후 버전에서도 작동합니다.

전체 공개 : 나는 도서관의 저자입니다

---

예, 말이됩니다. 물리학뿐만 아니라 모든 분야에서. 금융에서 예를 들어 이자율은 역 시간 간격 단위입니다 (일반적으로 연간 표시). 돈에는 다양한 단위가 있습니다. 그들 사이의 변환은 교차 환율로만 수행 될 수 있으며, 한 통화를 다른 통화로 나눈 차원이 있습니다. 이자 지급, 배당금 지급, 원금 지급 등은 일반적으로 자주 발생합니다.

두 값을 곱하여 잘못된 값으로 끝나는 것을 방지 할 수 있습니다. 달러와 유로 등의 합산을 방지 할 수 있습니다.

---

나는 당신이 그렇게하는 것이 틀렸다고 말하는 것이 아닙니다. 그러나 우리는 제가 작업하고있는 프로젝트에서 너무 과도하게 지나갔고 솔직히 그것의 이점이 그 번거 로움을 능가한다고 생각합니다. 특히 만약 당신이 팀에 있다면 좋은 변수 이름 지정 (그냥 철자 만 써주세요), 코드 검토, 단위 테스트는 문제를 예방할 수 있습니다. 반면에 Boost를 사용할 수 있다면 유닛은 확인해야 할 것입니다.

---

형식 안전성을 확인하기 위해 전용 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

가장 현명하게 사용하는 것은 boost :: units이며, 실행 시간 오버 헤드없이 많은 기능을 사용하여 영구적으로 작동합니다. 이 라이브러리가 이론적으로 문제를 해결한다면. 좀 더 실용적인 관점에서 보면 인터페이스가 너무 어색하고 잘못 문서화되어 문제가있을 수 있습니다. 또한 컴파일 시간은 차원 수에 따라 크게 증가하므로 사용하기 전에 큰 프로젝트를 적절한 시간에 컴파일 할 수 있는지 명확하게 확인하십시오.

문서 : http://www.boost.org/doc/libs/1_56_0/doc/html/boost_units.html

대안은 unit_lite를 사용하는 것입니다. 부스트 라이브러리보다 기능이 적지 만 컴파일이 더 빠르고 인터페이스가 더 간단하며 오류 메시지를 읽을 수 있습니다. 이 lib에는 C ++ 11이 필요합니다.

코드 : https://github.com/pierreblavy2/unit_lite

문서에 대한 링크는 github 설명에 있습니다 (여기에 2 개 이상의 링크를 게시 할 수 없습니다 !!!).

---

CPPcon 2015에서 Boost.Units 라이브러리에 대한 튜토리얼 프레젠테이션을했습니다. 모든 과학 응용 프로그램에서 사용해야하는 강력한 라이브러리입니다. 그러나 문서가 좋지 않아 사용하기가 어렵습니다. 제 튜토리얼이 도움이 되었기를 바랍니다. 여기 에서 슬라이드 / 코드를 찾을 수 있습니다 .

참조 URL : https://stackoverflow.com/questions/19910888/type-safe-physics-operations-in-c