C ++ Кращі практики роботи з багатьма константами, змінними в наукових кодах

Я розробляю код для моделювання потоку рідини з біологічними речовинами, присутніми в потоці. Це стосується стандартних рівнянь Нав'є-Стокса, пов'язаних з деякими додатковими біологічними моделями. Існує багато параметрів / констант.

У мене є написані функції для обробки основних обчислень, але проблема, з якою у мене виникає, полягає у великій кількості констант / параметрів, від яких залежать ці обчислення. Здається, громіздко передавати 10-20 аргументів функції.

Однією з альтернатив є створення всіх констант глобальними змінними, але я знаю, що це нахмуриться в C ++.

Який стандартний спосіб обробки багатьох входів у функцію? Чи повинен я зробити структуру і передати це замість цього?

Дякую

Якщо у вас є константи, які не змінюватимуться перед запуском, оголосіть їх у файлі заголовка:

//constants.hpp
#ifndef PROJECT_NAME_constants_hpp
#define PROJECT_NAME_constants_hpp
namespace constants {
  constexpr double G        = 6.67408e-11;
  constexpr double M_EARTH  = 5.972e24;
  constexpr double GM_EARTH = G*M_EARTH; 
}
#endif

//main.cpp
using namespace constants;
auto f_earth = GM_EARTH*m/r/r;  //Good
auto f_earth = G*M_EARTH*m/r/r; //Also good: compiler probably does math here too

Причина, чому ви хотіли б це зробити, полягає в тому, що він дозволяє компілятору обчислювати постійні значення вперед до часу виконання, що добре, якщо їх у вас багато.

Ви також можете використовувати простий клас для передачі значень навколо:

class Params {
 public:
  double a,b,c,d;
  Params(std::string config_file_name){
    //Load configuration here
  }
};

void Foo(const Params &params) {
  ...
}

int main(int argc, char **argv){
  Params params(argv[1]);
  Foo(params);
}

Іншою альтернативою, яка може відповідати вашій думці, є використання простору імен (або вкладених просторів імен) для належного групування констант. Прикладом може бути:

namespace constants {
   namespace earth {
      constexpr double G = 6.67408e-11;
      constexpr double Mass_Earth = 5.972e24;
      constexpr double GM = G*Mass_Earth;
   }// constant properties about Earth

   namespace fluid {
      constexpr double density = 0.999; // g/cm^3
      constexpr double dyn_viscosity = 1.6735; //mPa * s
   }// constants about fluid at 2C

   // ... 

} // end namespace for constants

Використовуючи вищевказану методику, ви можете локалізувати опорні константи до деяких бажаних файлів та просторів імен, зробивши їх більш контрольованими, ніж глобальні змінні, отримуючи деякі подібні переваги. Коли ви використовуєте константи, це так само просто, як робити:

constexpr double G_times_2 = 2.0*constants::earth::G;

Якщо вам не подобаються довгі ланцюги вкладених просторів імен, ви завжди можете вкоротити речі, коли це необхідно, використовуючи псевдонім простору імен:

namespace const_earth = constants::earth;
constexpr double G_times_2 = 2.0*const_earth::G;

Один із способів, який я роблю, - це використовувати однотонний.

Коли ви запускаєте програму, ви ініціюєте синглтон і заповнюєте його постійними даними (можливо, з файлу властивостей, який у вас є для запуску). Ви отримуєте це в кожному класі, який вам потрібні, і просто використовуєте його.