C++ 将类型附加到标量的首选机制？

[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（例如

double

）的最佳方式是什么？典型的用例是度量单位（但我不寻求实际的实现）

这似乎是一个简单的问题，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);
}

---

几乎不增加任何复杂性或开销。

在我看来，您的方法设计过度，以至于很难发现漏洞。即使在这一点上，您引入的语法复杂性也让您的转换变得不准确：您从第8位小数点后的有效数字开始

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;

---

为了避免出现bug，请使用老式的双精度浮点算法。

在我看来，您的方法设计过度，以至于很难发现bug。即使在这一点上，您引入的语法复杂性也让您的转换变得不准确：您从第8位小数点后的有效数字开始

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;

---

为了避免这些错误，用老式的方法进行双精度浮点运算。

我会采用基于比率的方法，很像

std:：chrono

。（Howard Hinnant在最近的2016年C++大会上展示了这一点）

模板
结构距离
{
使用比率=比率；
T值；
};
模板
到距离（从f开始）
{
使用r=std:：ratio_divide；
返回到{f.value*r:：den/r:：num}；
}
使用码=距离；
使用米=距离；
使用公里=距离；
使用脚=距离；

这是一个幼稚的实现，可能会有很大的改进（至少在安全的情况下允许隐式强制转换），但这是一个概念证明，而且它的可扩展性很低

优点：

• 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才能进行无效的转换
• 简单易用

缺点：

• 可能的整数溢出/精度问题（可能通过实施质量得到缓解？）
• 要正确地实施，可能非常重要

---

我会采用基于比率的方法，很像

std:：chrono

。（Howard Hinnant在最近的2016年C++大会上展示了这一点）

模板
结构距离
{
使用比率=比率；
T值；
};
模板
到距离（从f开始）
{
使用r=std:：ratio_divide；
返回到{f.value*r:：den/r:：num}；
}
使用码=距离；
使用米=距离；
使用公里=距离；
使用脚=距离；

这是一个幼稚的实现，可能会有很大的改进（至少在安全的情况下允许隐式强制转换），但这是一个概念证明，而且它的可扩展性很低

优点：

• 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才能进行无效的转换
• 简单易用

缺点：

• 可能的整数溢出/精度问题（可能通过实施质量得到缓解？）
• 要正确地实施，可能非常重要

---

首先，是的，我认为你所建议的方式是相当合理的，尽管是否更可取取决于上下文。 您的方法的优点是，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）

但是，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

（我很感激你们的码数和米数只是一个例子，我也会用它作为一个例子）

如果我在写处理长度的代码，（大部分）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一个模板，以便它可以采用不同的单元，但仍然有一个合理的用例，其中需要来自两个不同来源的数据，并提供给不同的单元。在这种情况下，我宁愿处理一个长度类而不是一个单位类，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位，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。很好，我不能意外地增加温度的长度

---

（当然，类型的倍增是不同的。）

首先，是的，我认为你所建议的方式是相当合理的，尽管是否更可取取决于上下文。 您的方法的优点是，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）

但是，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

（我很感激你们的码数和米数只是一个例子，我也会用它作为一个例子）

如果我在写处理长度的代码，（大部分）逻辑将是相同的，无论单位是什么。虽然我可以将包含该逻辑的函数作为一个模板，以便它可以采用不同的单元，但仍然存在

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>>;