科学コード内の多くの定数、変数を扱うためのC ++ベストプラクティス

流れの中に存在する生物学的物質を使用して、流れをシミュレートするコードを開発しています。これには、いくつかの追加の生物学的モデルに結合された標準のナビエ・ストークス方程式が含まれます。多くのパラメーター/定数があります。

私は主要な計算を処理する関数を作成しましたが、私が抱えている問題は、これらの計算が依存する多数の定数/パラメーターです。関数に10〜20個の引数を渡すのは面倒です。

1つの代替方法は、すべての定数をグローバル変数にすることですが、これはC ++では嫌われていることは知っています。

関数への多くの入力を処理する標準的な方法は何ですか？構造体を作成し、代わりに渡す必要がありますか？

ありがとうございました

実行前に変更されない定数がある場合は、ヘッダーファイルで宣言します。

//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

これを行う理由は、コンパイラが実行前に定数値を事前に計算できるためです。これは、多くの値がある場合に適しています。

単純なクラスを使用して、値を渡すこともできます。

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);
}

思考の流れに沿った別の選択肢は、名前空間（またはネストされた名前空間）を使用して定数を適切にグループ化することです。例は次のとおりです。

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

上記の手法を使用すると、参照定数を目的のファイルや名前空間にローカライズして、グローバル変数よりも制御しやすくなり、同様の利点を得ることができます。定数を使用すると、次のように簡単になります。

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

ネストされたネームスペースの長いチェーンが嫌いな場合は、ネームスペースエイリアスを使用して、必要なときにいつでも短縮できます。

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

私が行う方法の1つは、シングルトンを使用することです。

プログラムを開始すると、シングルトンを開始し、定数データ（おそらく実行用に持っているプロパティファイルから）を入力します。値を必要とするすべてのクラスでこれを取得し、それを使用します。