如何在c ++接口中处理单位

Question

我目前正在设计一个API,我希望用户能够编写如下代码:

PowerMeter.forceVoltage(1 mV);
PowerMeter.settlingTime(1 ms);

目前我们使用以下定义执行此操作:

#define mV *1.0e-03

这使得用户编写代码非常方便,并且它也非常易读,但当然也有缺点:

int ms;

会抛出一些难以理解的编译器错误.所以我正在寻找更好的解决方案.

我尝试了新的C++ 11文字,但是我可以实现的是:

long double operator "" _mV(long double value) {
  return value * 1e-3;
}
PowerMeter.forceVoltage(1_mV);

最后,API并不关心像Volt或第二个这样的单位,而只关注数字,所以我不想做任何检查,如果你真的输入伏特的强制电压.所以这也应该是可能的:

PowerMeter.forceVoltage(2 ms);

除了坚持定义之外还有什么想法？

Answer 1

如何通过为不同的电流创建类(ms,mV)来改变它

例如

PowerMeter.forceVoltage( mV(1) );  
PowerMeter.settlingTime( ms(1) )

这对用户来说非常清楚,并且可以说难以阅读,而且您可以免费获得类型检查.具有不同单元的公共基类将使其更容易实现.

Answer 2

你可以看到Calum Grant 的库" C++ Units "作为如何实现它的一个很好的例子.该库有点过时,但仍值得观看或可能会使用.

此外,我认为可能有趣的是:" SI单位应用模板元编程:基于单元的计算库 "

还有一个好的图书馆:UDUNITS-2,其中:

包含物理量单位的C库以及单位定义和价值转换实用程序.

Answer 3

您可以使用C++ 11 对单元的编译时合理算术支持,而不是为单元定义文字或宏.

Answer 4

看看Boost.Units.这是一些示例代码:

quantity<energy>
work(const quantity<force>& F, const quantity<length>& dx)
{
    return F * dx; // Defines the relation: work = force * distance.
}

...

/// Test calculation of work.
quantity<force>     F(2.0 * newton); // Define a quantity of force.
quantity<length>    dx(2.0 * meter); // and a distance,
quantity<energy>    E(work(F,dx));  // and calculate the work done.

Answer 5

我更喜欢尽可能避免使用宏，这是一个应该可以做到的例子。一种为您提供正确尺寸的轻量级解决方案是：

static double m = 1;
static double cm = 0.1;
static double mV = 0.001;

double distance = 10*m + 10*cm;

这也反映了单位是与值相乘的物理概念。