[原]C++新标准之std::ratio

原 总结 ratio 

• 概览
• 类定义
• 预定义ratio
• 应用
• 示例代码
• 参考资料

概览

std::ratio定义在<ratio>文件中，提供了编译期的比例计算功能。为std::chrono::duration提供基础服务。

类定义

std::ratio是一个模板类，关键代码摘录如下（格式有调整）：

1. template<intmax_t _Nx, intmax_t _Dx = 1> 
   

   ---

2. struct ratio 
   

   ---

3. { 
   

   ---

4. static_assert(_Dx != 0, "zero denominator"); 
   

   ---

5. static_assert(-INTMAX_MAX <= _Nx, "numerator too negative"); 
   

   ---

6. static_assert(-INTMAX_MAX <= _Dx, "denominator too negative"); 
   

   ---

7. ---

8. static constexpr intmax_t num = _Sign_of<_Nx>::value 
   

   ---

9. * _Sign_of<_Dx>::value * _Abs<_Nx>::value / _Gcd<_Nx, _Dx>::value; 
   

   ---

10. ---

11. static constexpr intmax_t den = _Abs<_Dx>::value / _Gcd<_Nx, _Dx>::value; 
    

    ---

12. ---

13. typedef ratio<num, den> type; 
    

    ---

14. }; 
    

    ---

第一个参数_Nx代表了分子，第二个参数 _Dx代表了分母。

num是计算后的分子，den是计算后的分母。在duration转换的时候会用到这两个值。

注：这里的计算是指约分，可以看到传入的分子和分母都除以了最大公约数。

num是numerator的缩写，表示分子。

den是denominator的缩写，表示分母。

预定义ratio

为了方便代码的书写，标准库提供了如下定义：

Type	Definition
yocto	std::ratio<1, 1000000000000000000000000>, if std::intmax_t can represent the denominator
zepto	std::ratio<1, 1000000000000000000000>, if std::intmax_t can represent the denominator
atto	std::ratio<1, 1000000000000000000>
femto	std::ratio<1, 1000000000000000>
pico	std::ratio<1, 1000000000000>
nano	std::ratio<1, 1000000000>
micro	std::ratio<1, 1000000>
milli	std::ratio<1, 1000>
centi	std::ratio<1, 100>
deci	std::ratio<1, 10>
deca	std::ratio<10, 1>
hecto	std::ratio<100, 1>
kilo	std::ratio<1000, 1>
mega	std::ratio<1000000, 1>
giga	std::ratio<1000000000, 1>
tera	std::ratio<1000000000000, 1>
peta	std::ratio<1000000000000000, 1>
exa	std::ratio<1000000000000000000, 1>
zetta	std::ratio<1000000000000000000000, 1>, if std::intmax_t can represent the numerator
yotta	std::ratio<1000000000000000000000000, 1>, if std::intmax_t can represent the numerator

应用

如果想表示1/5，那么可以这样写std::ratio<1, 5>。

回想我们在学习std::chrono::duration中遇到到的milli的定义：

typedef ratio<1, 1000> milli;，表示一千分之一，因为约定了基本计算单位是秒，所以milli表示一千分之一秒。

示例代码

1. #include <iostream> 
   

   ---

2. #include <chrono> 
   

   ---

3. ---

4. typedef std::chrono::duration<float, std::ratio<3, 1> > three_seconds; 
   

   ---

5. typedef std::chrono::duration<float, std::ratio<1, 10> > one_tenth_seconds; 
   

   ---

6. ---

7. int main() 
   

   ---

8. { 
   

   ---

9. three_seconds s = std::chrono::duration_cast<three_seconds>(one_tenth_seconds(3)); 
   

   ---

10. std::cout << "3 [1/10 seconds] equal to " << s.count() << " [3 seconds]\n"; 
    

    ---

11. std::cin.get(); 
    

    ---

12. } 
    

    ---

参考资料

• vs源码
• cppreference