Question

在物理逻辑中，我习惯于这样的代码： -

Position+=Velocity;
Velocity+=Acceleration;

//unit of Velocity = unit of Position / time-step      
//unit of Acceleration = unit of Position / (time-step^2)

他们都是 Vector3D - 我的自定义类。代码工作正常。

然后，我彻底改变了我的库，以匹配流行的物理引擎的标准，例如，子弹。
时间单位现在秒（或分钟等），而不再是时间步。

现在有效代码变为：

Position+=Velocity*time_per_timestep;
Velocity+=Acceleration*time_per_timestep;

当语句有点复杂时，很难意识到我刚刚添加的以下代码是错误的：

Vector3D velocity=rigidBody->getPosition()-calibrator->getLastPosition();

在一些忙碌/晕眩的日子里，我忘了这样添加÷ time_per_timestep 结果，我糟糕的一天开始了。

的问题：

如何防止此人为错误？（有断言？）

我的解决方案不好：

我会创建课程Position，Velocity和Acceleration来强制执行。
例如，Position minus Position仍会返回Position。我必须强制Position不能隐含地投放到Velocity 缺点：过于繁琐，降低可维护性（？）和过度杀伤（？）。

Answer 1

C ++ 11为User-defined literals为您提供了解决此问题的正确方法。这有助于您通过在编译时检查它们来防止度量之间的错误操作。

Answer 2

这是一个单位标签类型：

template<std::ptrdiff_t...Units>
struct unit_tags_t {
  template<std::ptrdiff_t...Lhs, std::ptrdiff_t...Rhs>
  friend unit_tags_t<(Lhs+Rhs)...>
  operator*( unit_tags_t<Lhs...>, unit_tags_t<Rhs...> ) {
    return {};
  }
  template<std::ptrdiff_t...Lhs, std::ptrdiff_t...Rhs>
  friend unit_tags_t<(Lhs-Rhs)...>
  operator/( unit_tags_t<Lhs...>, unit_tags_t<Rhs...> ) {
    return {};
  }
  friend unit_tags_t operator+( unit_tags_t, unit_tags_t ) { return {}; }
  friend unit_tags_t operator-( unit_tags_t, unit_tags_t ) { return {}; }
  friend unit_tags_t& operator+=( unit_tags_t& lhs, unit_tags_t ) { return lhs; }
  friend unit_tags_t& operator-=( unit_tags_t& lhs, unit_tags_t ) { return lhs; }
  friend unit_tags_t operator*( unit_tags_t ) { return {}; }
  friend unit_tags_t operator-( unit_tags_t ) { return {}; }
};

它是签名值的编译时列表。

我们挑选一些基本单位，比如时间和距离。

using base_time_t = unit_tags_t<1,0>;
using base_distance_t = unit_tags_t<0,1>;

现在，base_time_t{}+base_distance_t{}是编译时错误，但base_time_t{}+base_time_t{}不是。

同样地，base_time_t{}*base_time_t{}不是编译时错误，而是时间平方的新单位＆＃34;。

接下来，我们使用扩充运算符定义元组。它有一个标量作为一个字段，一些单位标记作为它的第二个字段。所有算术运算依次对每个单元执行，就像数学产品类型一样。

所以，如果我们有

{2.0, base_distance_t}/{3.14, base_time_t}

我们得到了

{0.636..., unit_tags_t<-1,1>{}}

只需将每个操作员转发到每个组成部分。

将此增强元组称为＆＃34;单位值＆＃34;。

下一步是处理标量。定义

的全局常量

using time = unit_value<double, base_time_t>;
using distance = unit_value<double, base_distance_t>;
const time second(1./time_per_timestep, {});
const distance meter(1., {});

或者其他什么是正确的。我们可以推导出新的类型：

const auto meter_per_second = meter/second;
const auto meter_per_second_squared = meter/second/second;
using speed = std::decay_t<decltype(meter_per_second)>;
using acceleration = std::decay_t<decltype(meter_per_second_squared)>;

基于这些。

现在，getPosition会返回distance值。

velocity是speed

类型的值

和

Velocity3D velocity=rigidBody->getPosition()-calibrator->getLastPosition();

是类型错误。

如果您使用的是压缩元组，double或unit_value<double, blah>所需的空间应该相同（内存中的布局也应如此）。因此，您可以将Velocity3D设为unit_value<Vector3d, base_distance_t>或Vector3d< base_distance_t >。

像升压装置这样的图书馆会为你做这一切;我只想说明你是如何接近它的。

在物理模拟中防止编码器的错误“忘记按时间划分”

的问题：

我的解决方案不好：

2 个答案: