C ++ Najlepsze praktyki postępowania z wieloma stałymi, zmiennymi w kodach naukowych

Opracowuję kod do symulacji przepływu płynu z obecnymi w nim substancjami biologicznymi. Dotyczy to standardowych równań Naviera-Stokesa połączonych z niektórymi dodatkowymi modelami biologicznymi. Istnieje wiele parametrów / stałych.

Napisałem funkcje do obsługi głównych obliczeń, ale mam problem z dużą liczbą stałych / parametrów, od których zależą te obliczenia. Przekazanie funkcji 10-20 argumentów wydaje się kłopotliwe.

Jedną z możliwości jest uczynienie wszystkich stałych zmiennymi globalnymi, ale wiem, że w C ++ jest to niezadowolone.

Jaki jest standardowy sposób obsługi wielu danych wejściowych do funkcji? Czy zamiast tego powinienem utworzyć strukturę i przekazać ją?

Dziękuję Ci

Jeśli masz stałe, które nie zmienią się przed uruchomieniem, zadeklaruj je w pliku nagłówkowym:

//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

Powodem, dla którego chcesz to zrobić, jest to, że pozwala on kompilatorowi na obliczenie stałych wartości z wyprzedzeniem przed czasem wykonywania, co jest dobre, jeśli masz ich dużo.

Możesz także użyć prostej klasy do przekazywania wartości:

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);
}

Inną alternatywą, która może być zgodna z twoim tokiem myślenia, jest użycie przestrzeni nazw (lub zagnieżdżonych przestrzeni nazw) do prawidłowego grupowania stałych. Przykładem może być:

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

Korzystając z powyższej techniki, możesz zlokalizować stałe odniesienia do niektórych pożądanych plików i przestrzeni nazw, dzięki czemu są one bardziej kontrolowane niż zmienne globalne, a jednocześnie uzyskujesz podobne korzyści. Kiedy używasz stałych, jest to tak proste, jak:

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

Jeśli nie lubisz długich łańcuchów zagnieżdżonych przestrzeni nazw, zawsze możesz skrócić rzeczy, gdy to konieczne, używając aliasu przestrzeni nazw:

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

Jednym ze sposobów jest użycie singletona.

Po uruchomieniu programu inicjujesz singletona i wypełniasz go stałymi danymi (prawdopodobnie z pliku właściwości, który masz do uruchomienia). Dostajesz to w każdej klasie, której potrzebujesz wartości i po prostu z niej korzystaj.