如何使用可变元素创建C ++数组？

Question

我有这个C ++程序：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <fstream>
#include <cmath>

using namespace std;

double dx2(int t, int x, int dx)
{
    return (-9.8*cos(x));
}

int square(int x) 
{
    return (x*x);
}

double RK4(float t, float x, float dx, float h)
{
    double k1, k2, k3, k4, l1, l2, l3, l4, diff1, diff2;
    k1 = h*dx2(t,x,dx);
    l1 = h*k1;
    k2 = h*dx2(t+h/2,x+l1/2,dx+k1/2);
    l2 = h*k2;
    k3 = h*dx2(t+h/2,x+l2/2,dx+k2/2);
    l3 = h*k3;
    k4 = h*dx2(t+h,x+l3,dx+k3);
    l4 = h*k4;
    diff1 = (l1+2*l2+2*l3+l4)/float(6);
    diff2 = (k1+2*k2+2*k3+k4)/float(6);
    double OUT[] = {diff1, diff2};
    return OUT;
}

int main()
{
    double diff, t, t0, t1, x, x0, dx, dx0, h, N;
    N = 1000;
    t0 = 0;
    t  = t0;
    t1 = 10;
    x0 = 0;
    x  = x0;
    dx0 = 0;
    dx  = dx0;
    h = (t1 - t0) / float(N);

    for(int i = 1; i<=N; i++) {
        diff = RK4(t,x,dx,h);
        x = x + diff;
        t = t + h;
    }
    cout << diff;
    return 0;
}

正如您在该程序中看到的那样，我正在求解二阶微分方程（如果可以将LaTeX方程插入我的问题中，请告诉我）：

d2x / dt2 = -9.8 cos（x）

这是简单摆运动方程的一个例子。 问题行是33和34。我试图将OUT数组的第一个元素定义为diff1，将第二个元素定义为diff2。 每当我编译该程序（名为example.cpp ）时，都会出现错误：

g++ -Wall -o "example" "example.cpp" (in directory: /home/fusion809/Documents/CodeLite/firstExample)
example.cpp: In function ‘double RK4(float, float, float, float)’:
example.cpp:33:9: error: cannot convert ‘double*’ to ‘double’ in return
  return OUT;
         ^~~
Compilation failed.

Answer 1

确实，由于您要返回一个double数组，因此衰减为double* ，但是该函数定义为返回double 。 类型的数组T和类型T是不同类型的在C ++中，并且它们不能被转换之间，一般而言。

在这种情况下，最好使用std::pair<T1, T2> （ #include <utility> ），因为您使用的是C ++和标准库，或者具有两个类型为double字段的结构。 查找std::pair<>和std::tie<> ，前者用于制作成对的不同类型的元素，而后者用于制作成任意大小的不同类型的元组。

当您将std::pair的元素写入std::cout ，请使用first ， second成员访问该对的字段。 无法使用std::cout的重载流运算符直接输出std::pair 。

编辑：

#include <utility>

std::pair<double, double> RK4(float t, float x, float dx, float h)
{
    /* snip */
    diff1 = (l1+2*l2+2*l3+l4)/float(6);
    diff2 = (k1+2*k2+2*k3+k4)/float(6);
    return {diff1, diff2};
}

int main()
{
    double x, dx;
    /* snip */
    for(int i = 1; i<=N; i++) {
        std::pair<double, double> diff = RK4(t,x,dx,h);
        // or use with C++11 and above for brevity
        auto diff = RK4(t,x,dx,h);
        x = x + diff.first;
        dx = dx + diff.second;
        t = t + h;
    }
    cout << x << " " << dx << "\n" ;
    return 0;
}

Answer 2

RK4函数的返回类型为double ，这是一个单一值，但是您试图返回其中两个的数组。 那行不通。 您可以将返回类型更改为double*并使用new double[2]分配数组，但是使用std::pair<double, double>作为返回类型会更简单安全。 然后就可以return { diff1, diff2 }; 。

Answer 3

要从函数返回多个值，您可以有多种选择：

• 由于您返回的所有类型都是相同的，因此您可以返回数组：

   std::array<double, 2> RK4(float t, float x, float dx, float h) { // ... return {{diff1, diff2}}; } 

  或std::vector

   std::vector<double> RK4(float t, float x, float dx, float h) { // ... return {{diff1, diff2}}; } 

• 您可以返回std::tuple或std::pair （限制为2个元素）：

   std::pair<double, double> RK4(float t, float x, float dx, float h) { // ... return {{diff1, diff2}}; } 

  要么

   std::tuple<double, double> RK4(float t, float x, float dx, float h) { // ... return {{diff1, diff2}}; } 

• 您也可以创建一个自定义类

   struct RK4Result { double diff1; double diff2; }; RK4Result RK4(float t, float x, float dx, float h) { // ... return {diff1, diff2}; } 

• 对于要移动的昂贵类型，您可以使用任何以前的方法，但是要使用out参数：

   struct RK4Result { double diff1; double diff2; }; void RK4(float t, float x, float dx, float h, RK4Result& res) { // ... res = {diff1, diff2}; }