Führt C ++ 11, 14, 17 oder 20 eine Standardkonstante für pi ein?

Es gibt ein ziemlich dummes Problem mit der Zahl pi in C und C ++. Soweit ich weiß, ist die M_PIDefinition in math.hkeiner Norm erforderlich.

Neue C ++ - Standards führten eine Menge komplizierter Mathematik in die Standardbibliothek ein - hyperbolische Funktionen std::hermiteund std::cyl_bessel_iverschiedene Zufallszahlengeneratoren und so weiter und so fort.

Hat einer der "neuen" Standards eine Konstante für pi eingeführt? Wenn nicht - warum? Wie funktioniert all diese komplizierte Mathematik ohne sie?

Mir sind ähnliche Fragen zu pi in C ++ bekannt (sie sind mehrere Jahre alt und Standards alt). Ich würde gerne den aktuellen Stand des Problems erfahren.

Ich bin auch sehr interessiert daran, warum oh, warum C ++ immer noch keine pi-Konstante hat, aber viel kompliziertere Mathematik.

UPD: Ich weiß, dass ich pi selbst als 4 * atan (1) oder acos (1) oder double pi = 3.14 definieren kann. Sicher. Aber warum muss ich es 2018 noch tun? Wie funktionieren Standard-Mathematikfunktionen ohne pi?

UPD2: Laut diesem Reisebericht für die Sitzung des C ++ - Komitees im Juli 2019 in Köln wurde der Vorschlag P0631 (mathematische Konstanten) in C ++ 20 aufgenommen. Es sieht also so aus, als hätten wir endlich die Nummer pi in der Standardbibliothek!

Bis einschließlich C ++ 17 pi ist keine Konstante, die in die Sprache eingeführt wird, und es ist ein Schmerz im Nacken.

Ich habe das Glück, dass ich Boost verwende und sie pi mit einer ausreichend großen Anzahl von Dezimalstellen für sogar 128 Bit definieren long double.

Wenn Sie Boost nicht verwenden, können Sie es selbst fest codieren. Es ist verlockend, es mit einer trigonometrischen Funktion zu definieren, aber wenn Sie das tun, können Sie es nicht zu einem machen constexpr. Die Genauigkeit der trigonometrischen Funktionen wird auch von keinem mir bekannten Standard garantiert ( vgl . std::sqrt). Sie befinden sich also tatsächlich auf gefährlichem Boden und verlassen sich tatsächlich auf eine solche Funktion.

Es gibt eine Möglichkeit, mithilfe der Metaprogrammierung einen constexprWert für pi zu erhalten : siehe http://timmurphy.org/2013/06/27/template-metaprogramming-in-c/

Ab C ++ 20 einige gute Neuigkeiten. Es gibt eine Definition für pi . C ++ 20 fügt einige mathematische Konstanten hinzu <numbers>. Zum Beispiel std::numbers::piist ein doubleTyp.

Referenz: https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/constants

Wie andere sagten, gibt es keine, std::piaber wenn Sie einen genauen PIWert wünschen, können Sie Folgendes verwenden:

constexpr double pi = std::acos(-1);

Dies setzt voraus, dass Ihre C ++ - Implementierung einen korrekt gerundeten Wert von PI aus erzeugt acos(-1.0), was üblich, aber nicht garantiert ist .

Dies ist nicht der constexprFall, aber in der Praxis wird die Optimierung von Compilern wie gcc und clang zur Kompilierungszeit ausgewertet. Es constist jedoch wichtig, dass der Optimierer gute Arbeit leistet.

Bis C ++ 20 führt keiner der Standards die Konstante ein, die die Zahl pi (π) darstellen würde. Sie können die Zahl in Ihrem Code approximieren:

constexpr double pi = 3.14159265358979323846;

Bei anderen Sprachen wie C # ist die Konstante in ihren Bibliotheken deklariert.

Update: Ab C ++ 20 ist tatsächlich eine piKonstante im <numbers>Header deklariert . Der Zugriff erfolgt über : std::numbers::pi.

M_PIwird durch "einen Standard" definiert, wenn nicht durch einen Sprachstandard : POSIX mit der Erweiterung X / Open System Interfaces (die sehr häufig unterstützt wird und für das offizielle UNIX-Branding erforderlich ist).

Es ist (noch) nicht sicher, was in C ++ 20 sein wird, aber da Sie gefragt haben: Es wird wahrscheinlich solche Konstanten haben . Das Papier wurde in der letzten Runde der C ++ 20-Funktionen zusammengeführt (für den Ausschussentwurf im August 2019).

Insbesondere gibt es sowohl eine std::numbers::pi(vom Typ double) als auch eine variable Vorlage, die Sie verwenden können, wenn Sie einen anderen Gleitkommatyp wünschen, z std::numbers::pi_v<float>. Die vollständige Liste der Konstanten finden Sie unter [numbers.syn] .

Es ist offensichtlich keine gute Idee, da es keinen offensichtlichen Typ gibt, mit dem pi definiert wird, der für alle Domänen universell anwendbar ist.

Pi ist natürlich eine irrationale Zahl, daher kann es von keinem C ++ - Typ korrekt dargestellt werden . Sie könnten argumentieren, dass der natürliche Ansatz daher darin besteht, ihn im größten verfügbaren Gleitkommatyp zu definieren. Die Größe des größten Standard-Gleitkommatyps long doublewird jedoch nicht vom C ++ - Standard definiert, sodass der Wert der Konstante zwischen den Systemen variieren würde. Schlimmer noch, für jedes Programm, in dem der Arbeitstyp nicht dieser größte Typ war, wäre die Definition von pi unangemessen, da sie bei jeder Verwendung von pi Leistungskosten verursachen würde.

Es ist für jeden Programmierer auch trivial, den Wert von pi zu finden und eine eigene Konstante zu definieren, die für die Verwendung geeignet ist. Daher bietet es keinen großen Vorteil, ihn in die Mathe-Header aufzunehmen.

Bearbeitet - Um den Begriff zu entfernen, der notwendig ist, weil er sich als kontrovers erwiesen hat. Es ist zu viel von einem absoluten Begriff.

C ++ ist eine große und komplexe Sprache. Aus diesem Grund enthält das Standards Committee nur Dinge, die dringend benötigt werden . So viel wie möglich bleibt nichtsprachlichen Standardbibliotheken wie Boost überlassen.
boost :: math :: constants