c++ - 如何创建具有可变元素的 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，我正在求解二阶微分方程(如果有办法将 LaTeX 方程插入我的问题中，请告诉我):

d2x/dt2= -9.8 余弦(x)

这是单摆运动方程的一个例子。问题行是 33 和 34。在其中，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。每当我编译此程序(名为 example.cpp)时，我都会收到错误消息:

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

没错，因为您要返回一个 double 的数组的，衰减到 double* , 但该函数被定义为返回 double . T 类型的数组和类型 T在C++中是不同的类型，一般来说它们之间不能相互转换。

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

当你写 std::pair的元素到 std::cout , 使用 first , second成员访问该对的字段。 std::pair std::cout 无法使用重载流运算符直接输出.

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;
}