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【PhysUnits】3.3 SI 基础量纲单位（units/base.rs）

news 来源：原创 2025/8/5 7:52:55

一、源码

这段代码定义了一系列基础物理量纲的类型别名，并使用标记 trait Canonical 来表示它们是国际单位制（SI）中的基本单位。

use crate::Dimension;
use typenum::{P1, Z0};/// 标记特质，表示基础量纲单位
pub trait Canonical {}/// Length (meter) / 长度 (米)
/// Length - meter (m) [L] = m¹
/// 长度 - 米 (m) [L] = m¹
pub type Meter = Dimension<P1, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Meter {}/// Mass (kilogram) / 质量 (千克)
/// Mass - kilogram (kg) [M] = kg¹
/// 质量 - 千克 (kg) [M] = kg¹
pub type Kilogram = Dimension<Z0, P1, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Kilogram {}/// Time (second) / 时间 (秒)
/// Time - second (s) [T] = s¹
/// 时间 - 秒 (s) [T] = s¹
pub type Second = Dimension<Z0, Z0, P1, Z0, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Second {}/// Electric current (ampere) / 电流 (安培)
/// Current - ampere (A) [I] = A¹
/// 电流 - 安培 (A) [I] = A¹
pub type Ampere = Dimension<Z0, Z0, Z0, P1, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Ampere {}/// Thermodynamic temperature (kelvin) / 热力学温度 (开尔文)
/// Temperature - kelvin (K) [Θ] = K¹
/// 温度 - 开尔文 (K) [Θ] = K¹
pub type Kelvin = Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, P1, Z0, Z0>;
impl Canonical for Kelvin {}/// Amount of substance (mole) / 物质的量 (摩尔)
/// Substance - mole (mol) [N] = mol¹
/// 物质的量 - 摩尔 (mol) [N] = mol¹
pub type Mole = Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, P1, Z0>;
impl Canonical for Mole {}/// Luminous intensity (candela) / 发光强度 (坎德拉)
/// Intensity - candela (cd) [J] = cd¹
/// 发光强度 - 坎德拉 (cd) [J] = cd¹
pub type Candela = Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, P1>;
impl Canonical for Candela {}
  1. 导入依赖
use crate::Dimension;
use typenum::{P1, Z0};

  • Dimension: 自定义的结构体，用于表示物理量纲（如长度、质量、时间等），有7个泛型参数，分别对应7个基本单位。

  • typenum: 一个Rust库，用于在类型级别表示数字和算术运算。

    • P1 表示正1（+1），Z0 表示零（0）。
  1. 标记 trait Canonical
pub trait Canonical {}

  • 这是一个空的 标记 trait，用于表示某个类型是 标准基础量纲单位（如 Meter、Kilogram 等）。

  • 它没有任何方法，仅用于编译时类型标记。

  1. 定义基础量纲类型
    代码定义了7种 国际单位制（SI）的基本单位，每个单位都是一个 Dimension 类型，并实现了 Canonical trait。

(1) 长度（米 / Meter）

pub type Meter = Dimension<P1, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Meter {}

  • 表示 长度（单位：米 m），其量纲为 [L] = m¹。

  • Dimension<P1, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0> 表示：

    • 长度（M）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲（质量、时间等）的幂次 = Z0（0）

(2) 质量（千克 / Kilogram）

pub type Kilogram = Dimension<Z0, P1, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Kilogram {}

  • 表示 质量（单位：千克 kg），量纲 [M] = kg¹。

  • Dimension<Z0, P1, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0>：

    • 质量（KG）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲的幂次 = Z0（0）

(3) 时间（秒 / Second）

pub type Second = Dimension<Z0, Z0, P1, Z0, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Second {}

  • 表示 时间（单位：秒 s），量纲 [T] = s¹。

  • Dimension<Z0, Z0, P1, Z0, Z0, Z0, Z0>：

    • 时间（S）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲的幂次 = Z0（0）

(4) 电流（安培 / Ampere）

pub type Ampere = Dimension<Z0, Z0, Z0, P1, Z0, Z0, Z0>;
impl Canonical for Ampere {}

  • 表示 电流（单位：安培 A），量纲 [I] = A¹。

  • Dimension<Z0, Z0, Z0, P1, Z0, Z0, Z0>：

    • 电流（A）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲的幂次 = Z0（0）

(5) 温度（开尔文 / Kelvin）

pub type Kelvin = Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, P1, Z0, Z0>;
impl Canonical for Kelvin {}

  • 表示 温度（单位：开尔文 K），量纲 [Θ] = K¹。

  • Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, P1, Z0, Z0>：

    • 温度（K）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲的幂次 = Z0（0）

(6) 物质的量（摩尔 / Mole）

pub type Mole = Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, P1, Z0>;
impl Canonical for Mole {}

  • 表示 物质的量（单位：摩尔 mol），量纲 [N] = mol¹。

  • Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, P1, Z0>：

    • 物质的量（MOL）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲的幂次 = Z0（0）

(7) 发光强度（坎德拉 / Candela）

pub type Candela = Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, P1>;
impl Canonical for Candela {}

  • 表示 发光强度（单位：坎德拉 cd），量纲 [J] = cd¹。

  • Dimension<Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, Z0, P1>：

    • 发光强度（CD）的幂次 = P1（+1）

    • 其他量纲的幂次 = Z0（0）

二、总结

这段代码的核心思想是：

  1. 使用 Dimension 泛型结构体 表示物理量纲，7个泛型参数分别对应7个基本单位。

  2. 使用 typenum 在类型级别表示幂次：

  • P1 表示 +1（单位的基本幂次）。

  • Z0 表示 0（该单位不出现）。

  1. 用 Canonical trait 标记基础单位，便于类型系统识别。

三、示例

  • Meter 表示 m¹（长度单位，幂次 +1）。

  • Kilogram 表示 kg¹（质量单位，幂次 +1）。

  • 其他单位类似。

四、用途

这种设计常用于 类型安全的物理计算库（如 uom 或 dimensioned），可以在编译时检查单位是否正确，避免运行时错误。例如：

let length: Meter = 5.0; // 5 米
let mass: Kilogram = 10.0; // 10 千克
let speed = length / mass; // 编译错误！因为 `m / kg` 不是标准速度单位（应该是 `m / s`）

这样，编译器可以防止单位不匹配的错误，提高代码的可靠性。

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编程日记 2025/8/5 2:39:21

计算机系统结构-第九章-互联网络 第十章

目录 恒等函数&#xff1a;I&#xff08;没变&#xff09; 交换函数&#xff1a;某一位取反 如下 角标为0&#xff0c;第0位取反 均匀洗牌函数、混洗函数Shuffle &#xff1a;σ 左移一位 &#xff08;左移右边补0&#xff0c;右移左边补0&#xff09; 蝶式互连函数but…...

编程日记 2025/7/31 18:31:26

H5 移动端适配最佳实践落地指南。

文章目录 前言一、为什么需要移动端适配&#xff1f;二、核心适配方案1. 视口&#xff08;Viewport&#xff09;设置2. 三种适配方案 &#xff08;仅供参考&#xff09;&#xff08;1&#xff09;rem 适配方案&#xff08;2&#xff09;vw/vh 适配方案&#xff08;3&#xff09…...

编程日记 2025/7/31 14:54:54

从电动化到智能化，法雷奥“猛攻”中国汽车市场

当前&#xff0c;全球汽车产业正在经历前所未有的变革&#xff0c;外资Tier1巨头开始向中国智能电动汽车市场发起新一轮“猛攻”。 在4月23日-5月2日上海国际车展期间&#xff0c;博世、采埃孚、大陆集团、法雷奥等全球百强零部件厂商纷纷发布战略新品与转型计划。在这其中&am…...

编程日记 2025/7/31 14:54:52