Exploration of Strongly-typed Units: A Case Study from Digital Audio

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

The document explores the development and application of strongly-typed units, particularly in the context of digital audio, through the use of the mp-units library. It discusses how units are handled in C++, with a focus on validation mechanisms like validated_type. The content also covers practical considerations such as working with 3rd party float APIs, modulation rates, and the integration of units in digital audio processing. The document highlights the journey from prior art to the creation of mp-units, emphasizing the library's capabilities in handling various unit types and ensuring type safety.

AI总结

《Exploration of Strongly-typed Units: A Case Study from Digital Audio》一文探讨了在数字音频领域中使用强类型单位（strongly-typed units）的探索，重点介绍了mp-units库及其在数字音频中的应用。

文章主要内容如下：

1. **数字音频与强类型单位的需求**：
- 数字音频主要使用浮点数（float）进行操作，避免不必要的类型转换。
- 需要处理第三方API，如浮点数和无符号整数。
- 示例：“调制率”（modulation rate）是频率（Hz）。文中提到“nholthaus units”有处理非线性单位的技术，该技术正在mp-units和Au中探索。

2. **mp-units库的设计与实现**：
- mp-units是一款新的C++库，旨在支持物理单位和数字音频中的特殊单位类型。
- 引入了`validated_type`类模板，用于封装值并通过Validator确保值的有效性。
- 详细展示了`validated_type`的实现，包括其构造、移动、复制、比较运算符、输出运算符等特性。
- 支持与`std::fmt`的兼容性，便于格式化输出。

3. **作者背景**：
- 作者Mateusz Pusz有着深厚的数字音频和C++开发经验，曾参与音乐创作、工具开发、多语言咨询以及Swift Evolution的早期工作。
- 目前专注于为数字音频编写C++库，并设计了独特的单位词汇类型。

4. **相关提案与参考**：
- 引述了P1386（A Standard Audio API for C++: Motivation, Scope, and Basic Design）和P1935（A C++ approach to physical units）等提案，阐明了mp-units库的理论基础和设计目标。
- 提到在Au发布之前，mp-units和P1935等工作为数字音频领域的强类型单位提供了重要参考。

总结：文章通过mp-units库的设计和实现，展示了如何在数字音频领域中使用强类型单位来处理物理量和特殊单位，提升代码的安全性和可读性。作者结合其丰富的实践经验和相关研究，详细介绍了库的功能、实现细节及其在实际应用中的价值。