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Biblioteca numérica compositiva

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La biblioteca numérica compositiva (CNL) es una biblioteca C ++ de clases numéricas de precisión fija que mejoran los enteros para ofrecer tipos aritméticos más seguros, simples y más baratos. La documentación se puede encontrar aquí. Puede probar CNL en Compiler Explorer aquí.

CNL es particularmente adecuado para:

Calculación o entornos limitados con energía donde las FPU están ausentes o costosas;
Calculación o entornos intensivos en energía donde la aritmética es el cuello de botella, como simulaciones, aplicaciones de aprendizaje automático y DSP; y
Dominios como las finanzas donde la precisión es esencial.

Requisitos

La última versión de CNL requiere una cadena de herramientas compatible con C ++ 20. (La versión 1.x admite C ++ 11.) CNL se prueba continuamente en los siguientes sistemas:

Linux

Probado:

GCC 10, 11, 12
Clang 10, 11, 12, 13, 14
libstdc ++ 10, 11, 12
libc ++ 13, 14
CMake 3.23.1
Conan 1.48.1

OS X

Probado:

GCC 11 / Clang 13
CMake 3.23.1
Conan 1.48.1

Windows

Probado:

Visual Studio 2019 Versión 16 (19.29.30145.0)
Visual Studio 2022 versión 17 (19.32.31329.0)
CMake 3.23.1
Conan 1.48.1

Instrucciones

Construir

Se proporcionan scripts CMake.

Para construir e instalar CNL en su sistema:

mkdir build && cd build
cmake ..
cmake --build . --target install

Nota: Es posible que necesite privilegios de usuario para instalar la biblioteca. Alternativamente, puede instalar en el directorio de usuarios utilizando CMAKE_INSTALL_PREFIX :

mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX:FILE=/home/username/someplace ..
cmake --build . --target install

Alternativamente, CNL es una biblioteca de solo encabezado, por lo que puede simplemente señalar el directorio de incluir

c++ -isystem /path/to/cnl/include -std=c++20 my_program.cpp

o incluso incluir el encabezado de la raíz directamente en su código:

# include " /path/to/cnl/include/cnl/all.h "

Prueba

La suite de prueba usa CMake y depende de Google Test y Google Benchmark. Las pruebas de integración opcionales usan boost.multiprecision.

Conan se puede usar para atraer dependencias esenciales. Este ejemplo asume GCC, pero se proporcionan otros archivos de cadena de herramientas:

 cd build
conan profile new --detect --force default
conan profile update settings.compiler.libcxx=libstdc++11 default  # GCC/Clang only
conan profile update env.CONAN_CMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../test/toolchain/gcc.cmake default # GCC only
conan install --build=missing --options test=unit ..

... y luego configurar, construir y ejecutar pruebas unitarias:

conan build --configure --build --test ..

Para ejecutar puntos de referencia, use --options test=benchmark ...
```
conan install --build=missing --options test=benchmark ..
```
luego configurar y construir
```
conan build --configure --build ..
```
y finalmente ejecutar explícitamente para ver los resultados.
```
./test/benchmark/test-benchmark
```

Integración

La API está expuesta a través de encabezados en el directorio de incluir. Agregue esto a la lista de encabezado de su sistema e incluya, por ejemplo:

 // to use a specific type:
# include < cnl/scaled_integer.h >

// or to include all CNL types:
# include < cnl/all.h >

Proyectos de ejemplo

Ejemplos de proyectos utilizando CNL:

CDSP - Biblioteca DSP de composición para C ++;
Firmware BrewBlox: firmware para un controlador de cervecería
CNL_EXAMPLE - Proyecto mínimo basado en CMake que utiliza CNL como dependencia.

Lectura adicional

Documentación de CNL
Presentación de CPPCON 2017
Artículo de arte integrado
Papeles ISO C ++:
- P0037 - Números reales de punto fijo
- P0554 - Composición de tipos aritméticos
- P0827 - Tipo de valor constante de uso general
- P0828 - enteros elásticos
- P1050 - Tipo numérico fraccional

Alternativas

Gran parte de la simplicidad y eficiencia en el diseño de API de CNL se remonta a la biblioteca de puntos fijos FP de Matheus Izvekov.
Junto con el artículo de punto fijo de Lawrence Crowl, P0106, sienta las bases para la aproximación de número real respaldado por enteros que minimiza la pérdida de rendimiento y precisión.
FPM es una biblioteca de matemáticas de punto fijo con una gran cantidad de funciones matemáticas.
La clase de punto fijo es una solución C ++ 98 de un solo cabezal de Peter Schegle's.