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【PhysUnits】1 SI Prefixes 实现解析（prefix.rs）

news 来源：原创 2025/8/18 14:38:52

一、源码

// prefix.rs
//! SI Prefixes (国际单位制词头)
//! 
//! 提供所有标准SI词头用于单位转换，仅处理10的幂次
//! 
//! Provides all standard SI prefixes for unit conversion, handling only powers of 10.use typenum::{Z0, P1, P2, P3, P6, P9, P12, P15, P18, P21, P24, P27, P30,N1, N2, N3, N6, N9, N12, N15, N18, N21, N24, N27, N30,Integer, IsEqual, Sum, Diff
};
use std::marker::PhantomData;
use std::ops::{Add, Sub, Mul, Div};/// PrefixLike trait defines operations related to SI prefixes
/// SI词头特质定义了与SI词头相关的操作
pub trait PrefixLike {/// The symbol of the prefix (e.g. "k" for kilo)/// 词头符号(例如"k"表示千)const SYMBOL: &'static str;/// The exponent of the prefix (e.g. 3 for kilo which means 10^3)/// 词头的幂次(例如3表示千，即10^3)const EXPONENT: i32;/// Whether the prefix is positive (exponent > 0)/// 是否是正词头(幂次>0)const IS_POSITIVE: bool = { Self::EXPONENT > 0 };/// Whether the prefix is negative (exponent < 0)/// 是否是负词头(幂次<0)const IS_NEGATIVE: bool = { Self::EXPONENT < 0 };
}/// Prefix struct representing a power of 10
/// 词头结构体，表示10的幂次
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
pub struct Prefix<Exp: Integer>(PhantomData<Exp>);// 实现构造函数
impl<Exp: Integer> Prefix<Exp> {/// Create a new Prefix instance/// 创建一个新的词头实例pub fn new() -> Self {Prefix(PhantomData)}
}// 为各类型实现PrefixLike
// Implement PrefixLike for various types// 无词头 / No prefix
impl PrefixLike for Prefix<Z0> {const SYMBOL: &'static str = "";const EXPONENT: i32 = 0;
}// 正词头 / Positive prefixes
impl PrefixLike for Prefix<P1> {const SYMBOL: &'static str = "da";const EXPONENT: i32 = 1;
}impl PrefixLike for Prefix<P2> {const SYMBOL: &'static str = "h";const EXPONENT: i32 = 2;
}impl PrefixLike for Prefix<P3> {const SYMBOL: &'static str = "k";const EXPONENT: i32 = 3;
}impl PrefixLike for Prefix<P6> {const SYMBOL: &'static str = "M";const EXPONENT: i32 = 6;
}impl PrefixLike for Prefix<P9> {const SYMBOL: &'static str = "G";const EXPONENT: i32 = 9;
}impl PrefixLike for Prefix<P12> {const SYMBOL: &'static str = "T";const EXPONENT: i32 = 12;
}impl PrefixLike for Prefix<P15> {const SYMBOL: &'static str = "P";const EXPONENT: i32 = 15;
}impl PrefixLike for Prefix<P18> {const SYMBOL: &'static str = "E";const EXPONENT: i32 = 18;
}impl PrefixLike for Prefix<P21> {const SYMBOL: &'static str = "Z";const EXPONENT: i32 = 21;
}impl PrefixLike for Prefix<P24> {const SYMBOL: &'static str = "Y";const EXPONENT: i32 = 24;
}impl PrefixLike for Prefix<P27> {const SYMBOL: &'static str = "R";const EXPONENT: i32 = 27;
}impl PrefixLike for Prefix<P30> {const SYMBOL: &'static str = "Q";const EXPONENT: i32 = 30;
}// 负词头 / Negative prefixes
impl PrefixLike for Prefix<N1> {const SYMBOL: &'static str = "d";const EXPONENT: i32 = -1;
}impl PrefixLike for Prefix<N2> {const SYMBOL: &'static str = "c";const EXPONENT: i32 = -2;
}impl PrefixLike for Prefix<N3> {const SYMBOL: &'static str = "m";const EXPONENT: i32 = -3;
}impl PrefixLike for Prefix<N6> {const SYMBOL: &'static str = "μ";const EXPONENT: i32 = -6;
}impl PrefixLike for Prefix<N9> {const SYMBOL: &'static str = "n";const EXPONENT: i32 = -9;
}impl PrefixLike for Prefix<N12> {const SYMBOL: &'static str = "p";const EXPONENT: i32 = -12;
}impl PrefixLike for Prefix<N15> {const SYMBOL: &'static str = "f";const EXPONENT: i32 = -15;
}impl PrefixLike for Prefix<N18> {const SYMBOL: &'static str = "a";const EXPONENT: i32 = -18;
}impl PrefixLike for Prefix<N21> {const SYMBOL: &'static str = "z";const EXPONENT: i32 = -21;
}impl PrefixLike for Prefix<N24> {const SYMBOL: &'static str = "y";const EXPONENT: i32 = -24;
}impl PrefixLike for Prefix<N27> {const SYMBOL: &'static str = "r";const EXPONENT: i32 = -27;
}impl PrefixLike for Prefix<N30> {const SYMBOL: &'static str = "q";const EXPONENT: i32 = -30;
}// ========== 基本操作实现 ==========
// ========== Basic Operations Implementation ==========/// 实现词头乘法 (10^a * 10^b = 10^(a+b))
/// Implements prefix multiplication (10^a * 10^b = 10^(a+b))
impl<Ea, Eb> Mul<Prefix<Eb>> for Prefix<Ea>
whereEa: Integer + Add<Eb>,Eb: Integer,Sum<Ea, Eb>: Integer,
{type Output = Prefix<Sum<Ea, Eb>>;fn mul(self, _: Prefix<Eb>) -> Self::Output {Prefix::new()}
}/// 实现词头除法 (10^a / 10^b = 10^(a-b))
/// Implements prefix division (10^a / 10^b = 10^(a-b))
impl<Ea, Eb> Div<Prefix<Eb>> for Prefix<Ea>
whereEa: Integer + Sub<Eb>,Eb: Integer,Diff<Ea, Eb>: Integer,
{type Output = Prefix<Diff<Ea, Eb>>;fn div(self, _: Prefix<Eb>) -> Self::Output {Prefix::new()}
}// ========== 实用类型别名 ==========
// ========== Useful Type Aliases ==========pub type NoPrefix = Prefix<Z0>;
pub type Deca = Prefix<P1>;
pub type Hecto = Prefix<P2>;
pub type Kilo = Prefix<P3>;
pub type Mega = Prefix<P6>;
pub type Giga = Prefix<P9>;
pub type Tera = Prefix<P12>;
pub type Peta = Prefix<P15>;
pub type Exa = Prefix<P18>;
pub type Zetta = Prefix<P21>;
pub type Yotta = Prefix<P24>;
pub type Ronna = Prefix<P27>;
pub type Quetta = Prefix<P30>;pub type Deci = Prefix<N1>;
pub type Centi = Prefix<N2>;
pub type Milli = Prefix<N3>;
pub type Micro = Prefix<N6>;
pub type Nano = Prefix<N9>;
pub type Pico = Prefix<N12>;
pub type Femto = Prefix<N15>;
pub type Atto = Prefix<N18>;
pub type Zepto = Prefix<N21>;
pub type Yocto = Prefix<N24>;
pub type Ronto = Prefix<N27>;
pub type Quecto = Prefix<N30>;/// 词头乘法结果类型 / Prefix multiplication result type
pub type PrefixMul<A, B> = <A as Mul<B>>::Output;/// 词头除法结果类型 / Prefix division result type
pub type PrefixDiv<A, B> = <A as Div<B>>::Output;/// 词头相等判断类型 / Prefix equality comparison type
pub type PrefixEq<A, B> = <A as IsEqual<B>>::Output;// ========== 调试和测试代码 ==========
// ========== Debug and Test Code ==========#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;/// 测试词头属性和基本操作/// Test prefix properties and basic operations#[test]fn test_prefix_properties() {assert_eq!(Kilo::SYMBOL, "k");assert_eq!(Kilo::EXPONENT, 3);assert!(Kilo::IS_POSITIVE);assert!(!Kilo::IS_NEGATIVE);assert_eq!(Milli::SYMBOL, "m");assert_eq!(Milli::EXPONENT, -3);assert!(!Milli::IS_POSITIVE);assert!(Milli::IS_NEGATIVE);}#[test]fn test_prefix_multiplication() {let kilo = Prefix::<P3>::new();let milli = Prefix::<N3>::new();// k * m = 10^3 * 10^-3 = 10^0let result = kilo * milli;assert_eq!(result, Prefix::<Z0>::new());// M * k = 10^6 * 10^3 = 10^9 (Giga)let mega = Prefix::<P6>::new();let kilo = Prefix::<P3>::new();let result = mega * kilo;assert_eq!(result, Prefix::<P9>::new());}#[test]fn test_prefix_division() {let kilo = Prefix::<P3>::new();let milli = Prefix::<N3>::new();// k / m = 10^3 / 10^-3 = 10^6 (Mega)let result = kilo / milli;assert_eq!(result, Prefix::<P6>::new());// m / k = 10^-3 / 10^3 = 10^-6 (Micro)let result = milli / kilo;assert_eq!(result, Prefix::<N6>::new());}#[test]fn test_type_aliases() {assert_eq!(<PrefixMul<Kilo, Milli> as PrefixLike>::EXPONENT, 0);assert_eq!(<PrefixDiv<Mega, Kilo> as PrefixLike>::EXPONENT, 3);}
}/// 调试输出实现
/// Debug output implementation
impl<Exp: Integer> std::fmt::Display for Prefix<Exp>
wherePrefix<Exp>: PrefixLike,
{fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {write!(f, "Prefix({}, 10^{})", Self::SYMBOL, Self::EXPONENT)}
}

二、核心结构

pub trait PrefixLike {const SYMBOL: &'static str;const EXPONENT: i32;const IS_POSITIVE: bool = { Self::EXPONENT > 0 };const IS_NEGATIVE: bool = { Self::EXPONENT < 0 };
}

三、类型定义示例

// 正词头
pub type Kilo = Prefix<P3>;    // 10³
pub type Mega = Prefix<P6>;    // 10⁶// 负词头  
pub type Milli = Prefix<N3>;   // 10⁻³
pub type Micro = Prefix<N6>;  // 10⁻⁶

四、运算实现

// 乘法实现
impl<Ea, Eb> Mul<Prefix<Eb>> for Prefix<Ea>
whereEa: Integer + Add<Eb>,Eb: Integer,Sum<Ea, Eb>: Integer,
{type Output = Prefix<Sum<Ea, Eb>>;fn mul(self, _: Prefix<Eb>) -> Self::Output {Prefix::new()}
}

五、测试用例

#[test]
fn test_prefix_multiplication() {let kilo = Prefix::<P3>::new();let milli = Prefix::<N3>::new();let result = kilo * milli;  // 应得到无前缀assert_eq!(result, Prefix::<Z0>::new());
}

六、关键特性

零成本抽象 - 所有计算在编译期完成
类型安全 - 通过类型系统保证运算合法性
完整覆盖 - 支持所有标准SI词头
可组合性 - 支持词头间的各种运算

七、使用示例

let distance = 1.0 * Kilo::new();  // 1千米
let length = distance * Milli::new();  // 转换为米

【PhysUnits】1 SI Prefixes 实现解析（prefix.rs）

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实验三数据查询

一、【实验教学 1、掌握单表查询。 2、掌握多表查询。二、【实验教学的基本要求】 1、掌握SQL程序设计基本规范； 2、熟练运用SQL实现数据基本查询，包括单表查询、分组统计查询和连接查询； 3、理解和掌握SQL查询语句中各个子句的特点和…...

编程日记 2025/8/17 9:41:45

关于串口读写NAND闪存的用法

在嵌入式系统中，nand 命令通常用于操作和管理 NAND 闪存子系统，特别是在引导加载程序（如 U-Boot）中。NAND 闪存是一种非易失性存储设备，广泛用于嵌入式设备中，用于存储操作系统、应用程序、配置文件等数据。…...

编程日记 2025/8/17 8:31:23

C++：实现线程池

线程池（Thread Pool）是一种多线程处理方式，用于管理和复用多个线程，以提高程序的并发性能并避免频繁创建和销毁线程所带来的开销。基本概念： 线程池维护着若干个已创建好的线程，当有任务需要执行时&…...

编程日记 2025/8/18 14:09:09

本地运行qwen3:30b-a3b速度测试

仍然使用的是ollama，运行的Q4_K_M量化版。这个模型在相同硬件环境下对比我电脑上其他32b的模型速度（小于3 tokens/s）提升非常明显，并且可以设置是否打开思考模式。注意： /no_think前有个空格非思考模式&#xff1…...

编程日记 2025/8/17 10:30:14

keil+vscode+腾讯ai助手

嵌入式软件开发这个是之前一直想写的开发方式，不过上份工作一直在忙，没有抽出时间花在上面，现在空下来好好写一写吧！标题软件安装关于VSCode以及Keil的安装可以在以下链接中点击浏览 VSCode安装 Keil5安装 CubeMx安装插件下…...

编程日记 2025/8/17 10:34:45

通过TinyML为语音助手赋能，推动以用户为中心的创新和现实世界应用

英文标题：Empowering voice assistants with TinyML for user-centric innovations and real-world applications 中文标题：通过TinyML为语音助手赋能，推动以用户为中心的创新和现实世界应用作者信息 Sireesha Chittepu1, Sheshikala Mart…...

编程日记 2025/8/17 9:38:12

学习Python网络爬虫的实例

30岁程序员学习Python的第二天之网络爬虫的练习实例爬取软科2025年中国大学排名思路： 1、百度查到到网页地址：https://www.shanghairanking.cn/rankings/bcur/2025 2、编写爬取代码，具体步骤分3步，第一步通过requests库爬取网…...

编程日记 2025/8/17 8:29:20

一、源码

二、核心结构

三、类型定义示例

四、运算实现

五、测试用例

六、关键特性

七、使用示例

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