如何对工程中的数值和单位建模？（另外奉送100分）

[fengfeng2003]

一个最简单的例子：
理想气体状态方程PV＝RT
已知PVT中的两个可求其余一个参数。若PVT可允许任何合法单位，则在设计过程中应
设计一个单位类将参数的数值部分和单位部分分开（根据：《UML和模式应用》）
具体如何设计呢？
请各位大侠帮忙！多谢！
如给出满意解释或源码说明，另外奉送100分。

[digital1]

interface IUnit
{
public double getStandard(double in);//根据输入数值计算标准单位数值
}

class ConcreteUnit:public IUnit //某个具体的单位，实现interface中的方法

class Operand//操作数
{
Operand(IUnit unit);
operator*
operator/
}

int main()
{
Operand V=new Operand(ConcreteUnit1());
Operand T=new Operand(ConcreteUnit2());
const double R=123.4;
Operand P=T*R/V;


}

[fengfeng2003]

压力，温度，比容三个物理量常用的单位加起来有十多个，每一个都派生一个类的话
岂不是要有十多个类，如果在实际应用中变量再多的话，是不是造成了类的爆炸。

我初步考虑这样：为压力，温度等每一个物理量单位建立类，不知你的想法怎样？
template<string UnitName,double ConversionFactor>
class PressureUnit
{
.......
};

PressureUnit<"MPa",1e6> MPa;
PressureUnit<"mmHg",10130> mmHg;
.......

[digital1]

说明
Operand(IUnit unit)构造函数少了一个参数，就是operand的数值

在operator*/中调用unit的getstandart方法，或者在operand类中增加getstandart方法，

[fengfeng2003]

To digital1:

对啊，如果不是简单的比例怎么办啊？
你说的traits是什么意思，能给我解释一下吗？
多谢！

[fengfeng2003]

To stonespace

这只是我的初步设想，但是具体的实现应该怎样呢，能麻烦你解释一下吗？
我想应该设计一个纯虚构的Unit基类，PressureUnit,TemperatureUnit从Unit派生
得到，而后再生成PressureUnit等的各个具体单位。
还有就是，不是比例换算应如何处理呢？

[stonespace]

>我初步考虑这样：为压力，温度等每一个物理量单位建立类，不知你的想法怎样？

我认为这样处理最好。在设计阶段考虑的类，应该从实现角度去考虑，设计阶段的类应该可以处于不同的状态，并且用数据成员保存状态。“单位”对人来说是一个概念，但是很明显，一个特定的单位本身是没有任何可变化的属性，如果强行设计为一个类，会发现这个类不需要有数据成员，而只有方法。通常如果方法不是很多的话，这种情况不应该设计为类，而应该当作一个“值”，即用一个实例表示，就像你设计的PressureUnit<"MPa",1e6> MPa一样。MPa这个实例表示一个单位。

[digital1]

这种方法挺好的，我也考虑过，不过，单位换算不是只有简单的比例啊，比如温度，华氏，绝对温度之间等等，你是不是还要用traits？


其实类多一点也无所谓啊，

呵呵，其实对大量的相同的简单换算可以gp，其他的就不要用gp了

[digital1]

另外
PressureUnit<"mmHg",10130> mmHg;
还需要客户知道10130等具体内容，这很不好啊

[stonespace]

很简单，就象你说的定义一个Unit基类，也不一定要用template，直接定义为类就行。原来template的参数作为构造函数的参数就行。然后还是原来的思路，用实例定义一个单位：

class SimpleUnit :public Unit
{
public:
virtual double ConvertToStandardUnit(double dbValue);
virtual string Print(double dbValue);
public:
SimpleUnit(string UnitName,double ConversionFactor);
};

SimpleUnit MPa("MPa",1e6);
SimpleUnit mmHg("mmHg",10130);

如果某各单位比如SUnit1不能用比例换算的，可以专门定义一个派生类：
class SUnit1 :public Unit
{
public:
virtual double ConvertToStandardUnit(double dbValue);
virtual string Print(double dbValue);
public:
SUnit1();
};

SUnit1 unit;
overwrite单位换算函数，但是还是用实例表示单位。

其实我认为单位只影响到I/O，所以Unit类只需要有一个把当前单位换算为标准单位的方法就行，然后再有格式化输入输出的方法。

如果要做得很灵活，这些表示单位的实例可以放在一个表中，比如vector<Unit *> vtAllUnit中，然后界面输入输出数据的时候，先在vtAllUnit选择一个单位，用选中单位实例把数据转换之后，再进一步处理。

做的好的话，Unit还应该有一个方法，取得单位适用的物理量的类别，比如是V还是P等等。

[digital1]

to stonespace(stonespace)

不建议在客户端
SimpleUnit mmHg("mmHg",10130);

客户端尽量少的知道内容

to fengfeng2003()

traits是stl中实现不一致性的。
如一般的加法都一样，但long double的就不一样，可以用traits

另外，我觉得象单位这种永远不变的东西，无所谓你用多少类来实现，一个原则，客户端使用方便才是最重要的，

unit类我给出的是最简单的实现，如果你要考虑效率和资源占用问题，可以使用singleton模式来实现

如果不想麻烦，我觉得我前面给出的实现方式对本问题是最优考虑

[fengfeng2003]

To digital1(d_jt)

问题又来了，
如果是一个角度量，定义Operand时不仅有＋，－，×，/还要有sin,cos...操作
这些函数要是都定义的话，就会有很多成员函数，这应该怎么办啊。

[digital1]

有两种方法

1 都在operand中实现，使用方便但是扩展性不好，每次有新操作的时候需要在operand中加函数

2 在operand中实现getstandard(）,然后：

int main()
{
Operand V=new Operand(ConcreteUnit1());
Operand T=new Operand(ConcreteUnit2());
const double R=123.4;
Operand P=T*cos(R.getStandard())/sin(V.getStandard());


}

我觉得第二种方式好些

所有程序都是伪代码，没有上机测试，可能存在问题