C ++ Лучшие практики для работы со многими константами, переменными в научных кодах

Я разрабатываю код для моделирования потока жидкости с биологическими веществами, присутствующими в потоке. Это включает в себя стандартные уравнения Навье-Стокса, связанные с некоторыми дополнительными биологическими моделями. Есть много параметров / констант.

Я написал функции для обработки основных вычислений, но проблема, с которой я сталкиваюсь, заключается в большом количестве констант / параметров, от которых зависят эти вычисления. Кажется неудобным передавать 10-20 аргументов в функцию.

Одна альтернатива - сделать все константы глобальными переменными, но я знаю, что это не одобряется в C ++.

Каков стандартный способ обработки множества входных данных для функции? Должен ли я сделать структуру и передать вместо этого?

Спасибо

Если у вас есть константы, которые не изменятся перед запуском, объявите их в заголовочном файле:

//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, по которой вы хотели бы сделать это, состоит в том, что он позволяет компилятору вычислять постоянные значения перед выполнением, что хорошо, если у вас их много.

Вы также можете использовать простой класс для передачи значений:

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);
}

Другая альтернатива, которая может соответствовать вашему ходу мыслей, - это использовать пространство имен (или вложенные пространства имен) для правильной группировки констант. Примером может быть:

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

Используя описанную выше технику, вы можете локализовать ссылочные константы для некоторых желаемых файлов и пространств имен, делая их более управляемыми, чем глобальные переменные, в то же время получая некоторые из аналогичных преимуществ. Когда вы используете константы, это так же просто, как сделать:

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

Если вам не нравятся длинные цепочки вложенных пространств имен, вы всегда можете сократить время, когда это необходимо, используя псевдоним пространства имен:

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

Один из способов, который я делаю, - это использование синглтона.

Когда вы запускаете вашу программу, вы запускаете свой синглтон и заполняете его постоянными данными (вероятно, из файла свойств, который вы имеете для запуска). Вы получаете это в каждом классе, в котором вам нужны значения, и просто используете его.