将类型附加到标量的首选机制

preferred mechanism to attach a type to a scalar?

本文关键字：机制 标量 类型      更新时间：2023-10-16

[edit:将米/码改为foo/bar;这不是把米换算成码的问题。)

将类型附加到标量(如double)的最佳方法是什么?典型的用例是度量单位(但我不是在寻找一个实际的实现，boost有一个)。

这看起来很简单，如:

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的考虑因素?

这似乎比

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

我会采用基于比率的方法，就像std::chrono一样。(Howard Hinnant在他最近的c++ Con 2016关于<chrono>的演讲中展示了它)

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>>;

演示

这是一个幼稚的实现，可能可以改进很多(至少可以在安全的地方允许隐式强制转换)，但这是一个概念证明，并且它是可扩展的。

优点:

  • meter m = yard{10}要么是编译时错误，要么是安全的隐式转换，
  • 漂亮的类型名称，你必须努力反对解决方案，使一个无效的转换
  • 使用简单

缺点:

  • 可能的整数溢出/精度问题(可能通过实现质量来缓解?)
  • 对于正确实现
    • 来说可能是非常重要的。

首先，是的，我认为你所建议的方式是相当合理的，尽管它是否是首选将取决于上下文。您的方法的优点在于您定义的转换可能不仅仅是简单的乘法(例如摄氏温度和华氏温度)。

然而，你的方法确实创建了不同的类型，这导致需要创建转换，这可能是好是坏取决于使用。

(我很感激你的码和米只是一个例子，我也会用它作为一个例子)

如果我正在编写处理长度的代码，(大多数)逻辑将是相同的，无论单位是什么。虽然我可以使包含该逻辑的函数成为模板，因此它可以采用不同的单元，但仍然存在一个合理的用例，其中需要来自2个不同来源的数据并提供给不同的单元。在这种情况下，我宁愿处理一个Length类而不是每个单位的类，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的单位，在输入/输出阶段进行转换。

另一方面，当我们有不同类型的不同测量，如长度，面积，温度。在这些类型之间没有默认转换是件好事。很好，我不能意外地给温度添加长度。

(当然类型的乘法是不同的)

在我看来，您的方法被过度设计，以至于bug已经难以发现。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:您从小数的第8位有效数字中消失了。

标准换算为1英寸等于25.4毫米，即1码等于0.9144米。

此值及其倒数都不能在IEEE754二进制浮点数中精确表示。

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;

以避免错误，并以老式的方式在双精度浮点运算中工作。

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