科学计算中的现代C ++？

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我正在寻找书籍或文章，博客文章或任何已出版的一般材料，这些材料专门解决了科学计算中C ++现代功能（移动语义，STL，迭代器，惰性评估等）的使用。你能建议什么吗？

我认为这些新功能将使编写高效的代码更加容易，但是我还没有找到真正的例子。我阅读的大多数参考文献都是关于C ++的一般用法的，并不包含科学计算的示例。因此，我正在寻找使用C ++现代功能的科学计算代码的示例（不一定是生产代码示例，而仅是教学示例，例如在数字食谱方面）。

请注意，我并不是在问使用这些功能的库。我在询问有关文章/书籍/等的内容，以解释如何在科学计算中利用这些功能。

c++ reference-request

— 别科
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您是在从当今（相对于20年前）被认为是最佳实践的意义上询问“现代”，还是从C ++ 11/14的特定意义上询问“现代”？

— 基里尔

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@Kirill我想都是。通常使用C ++ 11/14，但遵循最佳做法。

— becko

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使用现代C ++构造的库的两个示例：

本征库和犰狳库（线性代数）都使用几种现代C ++构造。例如，它们使用这两个表达式模板来简化算术表达式，有时可以消除一些临时变量：

http://eigen.tuxfamily.org

http://arma.sourceforge.net/

http://hpac.rwth-aachen.de/teaching/sem-accg-14/Armadillo.pdf（关于犰狳中的表达模板的介绍）

CGAL库（计算几何）使用许多现代C ++功能（它大量使用模板和专业化功能）：

http://www.cgal.org

注意：

现代的C ++结构非常优雅，使用起来非常有趣。这既有优点也有缺点：使用它们时，很想添加几层模板/专业化/ lambda，以至于最终您有时会获得比程序中有效代码更多的“管理”权限（换句话说，您的程序比描述解决方案更多地谈论问题。找到正确的平衡是非常微妙的。结论：需要通过测量来跟踪代码中“信号/噪声”比的变化：

程序中有多少行代码？
多少个类/模板？
运行时间？
内存消耗？

增加前两个值的所有内容都可以视为成本（因为这可能会使程序难以理解和维护），减少后两个值的所有内容都是收益。

例如，引入一个抽象（虚拟类或模板）可以分解代码并使程序更简单（gain），但是如果它永远不会被派生/实例化一次，那么它就会引入没有相关增益的成本（再次是微妙的，因为收益可能会在程序的未来发展中出现，因此没有“黄金法则”）。

程序员的舒适度也是成本/收益平衡中要考虑的重要因素：如果模板过多，编译时间可能会显着增加，并且错误消息将变得难以解析。

也可以看看

使用C ++模板的泛型和元编程在计算科学上有多大用处？

— 布鲁诺·利维
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Armadillo和Eigen也一样，不是吗？

— dr.blochwave

是的，您是对的（我刚刚查阅了Armadillo的文档，对此我不太熟悉）。我正在编辑帖子。

— BrunoLevy

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更长的编译时间是另一个值得一提的代价。

— 基里尔

@Kirill，是的，很好（编辑帖子中提到了），谢谢。

— BrunoLevy 2015年

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我建议看看Deal.II。它使用STL，它自己的迭代器，共享指针等。

由于它的设计方式，各种线性求解器可以使用各种矩阵。我没有碰到任何移动语义的用法，但这并不意味着它们不存在。这是一个链接。

— 弗雷德
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还有OpenFOAM-模板的大量使用。

— tpg2114

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deal.II不使用移动语义（因为它避免了使用C ++ 11语言功能，但是它使用的C ++ 11库功能在较早的编译器中已被BOOST取代）。但是，它几乎使用了所有其他C ++语言功能，包括原始问题中要求的所有功能。

— Wolfgang Bangerth，2015年

详细了解大型图书馆似乎并不容易。

— 迈克尔

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的HPX库大量使用的范围内的C ++的11移动的构造等功能，并且还旨在是一个完整的实施N4409（用于C ++扩展为并行工作草案，技术规范）。

他们在自己的站点上有一份出版物列表，其中包括使用该库加快科学计算速度的许多示例。在CppCast情节中，关于库的讨论也很有趣，它也涉及到现代C ++的使用。

— 史蒂夫
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欢迎来到scicomp.se！如果您添加链接或引用一些讨论该库进行科学计算的文章/书籍/博客文章，我会很乐意为您的答案加分！

— hardmath 2015年

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我建议看看Barton和Nackmann撰写的《科学与工程C ++：高级技术入门与范例》。

这本书于1994年出版的事实使它似乎违反了您“现代技术”的标准。但是，Barton和Nackmann当时处于C ++模板所能实现的最前沿，而他们为实现良好性能而设计的创新技术仍在最新的C ++类库中使用。

— 比尔·格林
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除了Deal.ii（这里已经建议过），您还可以查看Dune库，该库大量使用了一些高级C ++功能，例如模板元编程，迭代器范围，智能指针等。JoachimSchöberl 最近发表了预印本，其中对使用C ++ 11功能（例如lambda函数）进行了评论，以简化NGSolve中有限元方法的实现。促进也有一些与科学编程相关的库，例如uBLAS，Graph等。我想在这些库中的大多数中，您会找到现代C ++用法的好例子。但是，请注意，您可能还会遇到使用高级/现代C ++的不良示例。在某些情况下，在阅读代码/文档时，我觉得有时为了展示诸如TMP之类的高级技能，事情过于笼统，对于99％的所有潜在应用程序，更简单的实现也可以做到。工作。

— 克里斯蒂安·瓦卢加
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Pitt-Francis＆Whiteley撰写的《 C ++科学计算指南》一书正是为了回答这类问题（使用STL，迭代器等），可以通过亚马逊获得，也可以作为发行商的电子书。

披露-我和作者在同一研究小组工作，但仍然认为这是一个非常好的资源！

— 奇迹
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我认为这本书对您来说是完美的，对我来说也是一样：探索现代C ++：彼得·戈特施林（Peter Gottschling）为科学家，工程师和程序员开设的强化课程（C ++深入），特别是与编程原理和实践使用结合使用时C ++第二版Bjarne Stroustrup。C ++自己的发明者。两者都应提供坚实的基础。

— 拉米·艾尔卡迪（Ramy Elkady）
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线性代数的Blaze库大量使用了演绎和尾随返回类型形式的C ++ 14。其他正在使用的现代C ++功能包括constexpr，别名模板以及使用表达式SFINAE进行的大量模板元编程。

您还可以对向量和矩阵使用初始化列表，例如

blaze::DynamicVector<int> x{ 4, -1, 3 };

有关更多详细信息，请参见其入门页面。

— 亨利·门克
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