如何使这个涉及浮点函数的表达式成为编译时常量？

Question

我有一个常量整数 steps，它是使用其他两个常量变量的商的 floor 函数计算的。但是，当我尝试将其用作数组的长度时，visual studio 告诉我它必须是一个常量值，而当前值不能用作常量。如何使它成为可用作数组长度的“真实”常量？ floor 函数是否有问题，我可以使用替代方法吗？

const int simlength = 3.154*pow(10,7);
const float timestep = 100;
const int steps = floor(simlength / timestep);

struct body bodies[bcount];

struct body {
    string name;
    double mass;
    double position[2];
    double velocity[2];
    double radius;
    double trace[2][steps];
};

Answer 1

您不能在定义 class.

之前定义 class 类型的数组

解决方法：先定义body再定义bodies.

此外，您不能使用未定义的名称。

解决方法：先定义bcount再作为数组的大小

Is the floor function the problem, and is there an alternative I could use?

std::floor 是一个问题。有一个简单的解决方案：不要使用它。将浮点数转换为整数会隐式执行类似的操作（负数时行为不同）。

std::pow 是另一个问题。一般情况下，它不能被简单地替换，但在这种情况下，我们可以使用科学计数法中的浮点文字来代替。

最后，非 constexpr 浮点变量不是编译时常量。解决方法：使用constexpr.

这是一个可行的解决方案：

constexpr int simlength = 3.154e7;
constexpr float timestep = 100;
constexpr int steps = simlength / timestep;

P.S。 trace 是一个非常的大数组。我建议不要使用这么大的成员变量，因为 class 的用户很容易不会注意到这些细节，他们很可能会在自动存储中创建 class 的实例。这是一个问题，因为自动存储中如此大的对象很容易导致堆栈溢出错误。使用 std::vector 而不是数组是一个简单的解决方案。如果你确实使用 std::vector，那么作为副作用，编译时间常量大小的要求就会消失，你将不再有使用 std::pow 等

的问题

Answer 2

因为simlength是3.154*10-to-the-7th，又因为timestep是10的平方，那么steps变量的值可以写成：

3.154e7 / 1e2 == 3.154e5

并且，添加类型转换，您应该能够将数组写为：

double trace[2][(int)(3.154e5)];

请注意，这是非常不规则的，应该有大量评论来说明您这样做的原因。

尝试切换到 constexpr:

constexpr int   simlength = 3.154e7;
constexpr float timestep  = 1e2;
constexpr int   steps     = simlength / timestep;

struct body {
    string name;
    double mass;
    double position[2];
    double velocity[2];
    double radius;
    double trace[2][steps];
};

Answer 3

标准库的 std::pow 和 std::floor 函数是不可能的，因为它们不是 constexpr 限定的。

您或许可以用标记为 constexpr 的手写实现 my_pow 替换 std::pow。由于您只是想获取整数的幂，所以应该不会太难。如果您只使用 10 的幂，浮点文字也可以用科学记数法书写，例如1e7，这使得 pow 调用变得不必要。

不需要 floor 调用，因为 float/double 到 int 的转换已经隐含地进行了 flooring。或者更准确地说，它截断，对于正非负值，它等同于 flooring。

那么你也应该在变量声明中用constexpr替换const以确保变量在常量表达式中可用：

constexpr int simlength = 3.154*my_pow(10,7); // or `3.154e7`
constexpr float timestep = 100;
constexpr int steps = simlength / timestep;

理论上只有 float 需要此更改，因为 const 整数类型有一个特殊的例外，但这样看起来更一致。

另外，我感觉你的变量类型有问题。 length 和 steps 不应由浮点运算和类型确定，而应仅由整数类型和运算确定。浮点运算并不精确，相对于实数的数学精确计算会引入误差。这样很容易出现意想不到的差一或更糟的错误。

如何使这个涉及浮点函数的表达式成为编译时常量？

How can I make this expression involving floating-point functions a compile-time constant?

c++

arrays

variables