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Biblioteca numérica composicional

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A Biblioteca Numérica de Composicional (CNL) é uma biblioteca C ++ de classes numéricas de precisão fixa que aprimora os números inteiros a fornecer tipos aritméticos mais seguros, simples e mais baratos. A documentação pode ser encontrada aqui. Você pode experimentar a CNL no Compiler Explorer aqui.

A CNL é particularmente adequada para:

Ambientes de computação ou restrição de energia, onde as FPUs estão ausentes ou caras;
Ambientes de computação ou intensidade de energia, onde a aritmética é o gargalo, como simulações, aplicações de aprendizado de máquina e DSPs; e
domínios como finanças onde a precisão é essencial.

Requisitos

A versão mais recente do CNL requer uma cadeia de ferramentas compatíveis com 20 compatíveis. (Versão 1.x suporta C ++ 11.) A CNL é continuamente testada nos seguintes sistemas:

Linux

Testado:

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.

Testado:

GCC 11 / Clang 13
Cmake 3.23.1
Conan 1.48.1

Windows

Testado:

Visual Studio 2019 Versão 16 (19.29.30145.0)
Visual Studio 2022 Versão 17 (19.32.31329.0)
Cmake 3.23.1
Conan 1.48.1

Instruções

Construir

Scripts cmake são fornecidos.

Para construir e instalar a CNL em seu sistema:

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

Nota: Você pode precisar de privilégios de usuário para instalar a biblioteca. Como alternativa, você pode instalar no diretório do usuário usando CMAKE_INSTALL_PREFIX :

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

Como alternativa, a CNL é uma biblioteca somente para cabeçalho, para que você possa simplesmente apontar para o diretório de incluir

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

ou até incluir o cabeçalho da raiz diretamente em seu código:

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

Teste

O conjunto de testes usa cmake e depende do teste do Google e do Google Benchmark. Testes de integração opcionais usam boost.multiprecision.

Conan pode ser usado para extrair dependências essenciais. Este exemplo assume o GCC, mas outros arquivos da cadeia de ferramentas são fornecidos:

 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 ..

... e depois configure, construir e executar testes de unidade:

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

Para executar benchmarks, use --options test=benchmark ...
```
conan install --build=missing --options test=benchmark ..
```
Em seguida, configure e construa
```
conan build --configure --build ..
```
e finalmente execute explicitamente para ver os resultados.
```
./test/benchmark/test-benchmark
```

Integração

A API é exposta através de cabeçalhos no diretório incluído. Adicione isso à sua lista de cabeçalho do sistema e inclua, por exemplo:

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

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

Exemplo de projetos

Exemplos de projetos usando a CNL:

CDSP - Biblioteca DSP composicional para C ++;
Firmware BrewBlox - firmware para um controlador de cervejaria
CNL_Example - Projeto mínimo baseado em cmake, que usa a CNL como uma dependência.

Leitura adicional

Documentação da CNL
Apresentação do CPPCON 2017
Artigo de arte incorporado
Documentos ISO C ++:
- P0037 - Números reais de ponto fixo
- P0554 - Composição de tipos aritméticos
- P0827 - Tipo de valor constante de uso geral
- P0828 - inteiros elásticos
- P1050 - Tipo numérico fracionário

Alternativas

Grande parte da simplicidade e eficiência no design da API da CNL pode ser rastreada até a biblioteca de ponto fixo de Matheus Izvekov.
Juntamente com o papel de ponto fixo de Lawrence Crowl, P0106, ele estabelece as bases para a aproximação número real do inteiro, que minimiza a perda de desempenho e precisão.
O FPM é uma biblioteca de matemática de ponto fixo com uma alta quantidade de funções matemáticas.
A classe de ponto fixo é uma solução C ++ 98 de um único cabeçalho da Peter Schregle's.