使用 Boost.Units 定义百分比答案

【问题标题】：Using Boost.Units to define percentage使用 Boost.Units 定义百分比
【发布时间】：2013-10-10 06:00:55
【问题描述】：

我想用 Boost.Units 实现一个percent 单位，以便可以将无量纲量（如比率）表示为百分比。我已经成功实现了质量密度单位之间的转换，但同样不适用于无量纲单位。这是我的代码（假设using namespace boost::units;）：

//
// gram per milliliter (g mL^-1)
//
namespace my {
        struct gram_per_milliliter_base_unit :
                base_unit<gram_per_milliliter_base_unit, mass_density_dimension, 1>
        {
                static std::string name() {return "gram per milliliter";}
                static std::string symbol() {return "g mL^-1";}
        };
        typedef gram_per_milliliter_base_unit::unit_type gram_per_milliliter_unit;
        BOOST_UNITS_STATIC_CONSTANT(gram_per_milliliter, gram_per_milliliter_unit);
        BOOST_UNITS_STATIC_CONSTANT(grams_per_milliliter, gram_per_milliliter_unit);
}
BOOST_UNITS_DEFINE_CONVERSION_FACTOR(
        my::gram_per_milliliter_base_unit, si::mass_density, double, 1.0e3
); // 1 g mL^-1 == 1e3 kg m^-3 (SI unit)
BOOST_UNITS_DEFAULT_CONVERSION(my::gram_per_milliliter_base_unit, si::mass_density);

//
// percentage (%)
//
namespace my {
        struct percent_base_unit :
                base_unit<percent_base_unit, dimensionless_type, 2>
        {
                static std::string name() {return "percent";}
                static std::string symbol() {return "%";}
        };
        typedef percent_base_unit::unit_type percent_unit;
        BOOST_UNITS_STATIC_CONSTANT(percent, percent_unit);
}
BOOST_UNITS_DEFINE_CONVERSION_FACTOR(
        my::percent_base_unit, si::dimensionless, double, 1.0e-2
); // 1 % == 1e-2 (SI dimensionless unit)
BOOST_UNITS_DEFAULT_CONVERSION(my::percent_base_unit, si::dimensionless);

“克每毫升”部分按预期工作：我可以编译这段代码（假设 using namespace my; 也是如此）：

quantity<gram_per_milliliter_unit> q1my(3*grams_per_milliliter);
quantity<si::mass_density> q1si(q1my);
quantity<gram_per_milliliter_unit> q1back(q1si);

但以下两种转换均无法编译：

quantity<percent_unit> q2my(3*percent);
quantity<si::dimensionless> q2si(q2my);
quantity<percent_unit> q2back(q2si);

G++ 输出：no matching function for call to 'conversion_factor(..., ...)'.

这是否与 dimensionless_type 似乎是类型列表结束的标记有关？

任何帮助或建议将不胜感激。谢谢。

【问题讨论】：

标签： c++ boost units-of-measurement

【解决方案1】：

这是否与 dimensionless_type 似乎是类型列表结束的标记有关？

有点。 dimensionless_type 隐式包含在每个测量系统中，并以相同的方式从它们中提取，请参阅boost/units/dimensionless_units.hpp。

在您的“百分比”示例中，想想您的新测量系统将是什么，以及如何根据通常的升压单位规则指定它：

namespace my {
    ... // define your own unit tag types
    typedef make_system</* your system's units with dimensions*/>::type system;
    ... // unit typedefs, consts, etc.
}

因此，如果您说您的百分比将是无量纲的，但与原来的无量纲不同，那么您就是在挑战上述概念。因此，您不能在系统中定义 2 个无量纲维度。

任何帮助或建议将不胜感激。

我在这里看到 3 个选项：

覆盖基础数量类型并接受 ctor 中的百分比或常规数字。见http://www.boost.org/doc/libs/release/doc/html/boost_units/Examples.html#boost_units.Examples.UDTExample
如果您想以百分比显示内容，可以尝试使用自动缩放功能（我自己从未做过，但也有一个示例 -- http://www.boost.org/doc/libs/release/doc/html/boost_units/Examples.html#boost_units.Examples.autoscale）。

您可以创建一个特殊的自定义维度“百分比”，并显式转换为百分比数量/从百分比数量转换。这可能最接近您的原始意图，但不会总是发生自动转换，因为该库不是为“无量纲量的维度分析”而设计的。如果您尝试强制系统进行自动转换，您会看到结果有多难看：

//
// percentage (%)
//
namespace my {
    struct percent_base_dimension : 
        base_dimension<percent_base_dimension, 1> {};
    typedef percent_base_dimension::dimension_type percent_type;

    struct percent_base_unit :
        base_unit<percent_base_unit, percent_type, 1>
    {
        static std::string name() {return "percent";}
        static std::string symbol() {return "%";}
    };
    typedef make_system<percent_base_unit>::type system;
    typedef percent_base_unit::unit_type percent_unit;
    BOOST_UNITS_STATIC_CONSTANT(percent, percent_unit);
}

namespace boost { namespace units {

template<class T0, class T1>
struct conversion_helper<quantity<my::percent_unit, T0>, quantity<si::dimensionless, T1> >
{
    static quantity<si::dimensionless, T1> convert(const quantity<my::percent_unit, T0>& source)
    {
        return(quantity<si::dimensionless, T1>::from_value(1e-2 * source.value()));
    }
};

template<class T0, class T1>
struct conversion_helper<quantity<si::dimensionless, T0>, quantity<my::percent_unit, T1> >
{
    static quantity<my::percent_unit, T1> convert(const quantity<si::dimensionless, T0>& source)
    {
        return(quantity<my::percent_unit, T1>::from_value(1e+2 * source.value()));
    }
};

} }

int main()
{
    using namespace my;

    quantity<percent_unit> q2my(3*percent);

    //quantity<si::dimensionless> q2si(q2my);
    //The converter won't be picked up due to an explicit disable_if in quantity.hpp:
    // typename boost::disable_if<detail::is_dimensionless_system<System2> >::type* = 0
    //so we manually force the conversion here:
    auto conv = conversion_helper<quantity<percent_unit>, quantity<si::dimensionless> >::convert;
    quantity<si::dimensionless> q2si(conv(q2my));

    quantity<percent_unit> q2back(q2si);

    std::cout 
        << "q2my: " << q2my << std::endl
        << "q2si: " << q2si << std::endl
        << "q2back: " << q2back << std::endl
        ;
}

所以最好手动完成，比如

namespace my {
    template<class Y>
    quantity<si::dimensionless, Y> units(const quantity<percent_unit, Y>& source)
    {
        return(quantity<si::dimensionless, Y>::from_value(1e-2 * source.value()));
    }

    template<class Y>
    quantity<percent_unit, Y> percentage(const quantity<si::dimensionless, Y>& source)
    {
        return(quantity<percent_unit, Y>::from_value(1e+2 * source.value()));
    }

}

int main()
{
    using namespace my;

    quantity<percent_unit> q2my(3*percent);
    quantity<si::dimensionless> q2si(my::units(q2my));
    quantity<percent_unit> q2back(my::percentage(q2si));

    std::cout 
        << "q2my: " << q2my << std::endl
        << "q2si: " << q2si << std::endl
        << "q2back: " << q2back << std::endl
        ;
}

或者，更好的是，利用类型检查的好处（所以你只能在此处的转换因子中犯错误）：

template<class Y>
quantity<si::dimensionless, Y> units(const quantity<percent_unit, Y>& source)
{
    return quantity<si::dimensionless, Y>(1e-2 * source / percent);
}

template<class Y>
quantity<percent_unit, Y> percentage(const quantity<si::dimensionless, Y>& source)
{
    return quantity<percent_unit, Y>(1e+2 * source * percent);
}

【讨论】：

多么棒的答案！谢谢。