openFOAM学习笔记(一)—— C++基础

一、C++基础

很久不用C++,学习openFOAM之前复习一下C和C++相关的基础知识

1.1常用操作符

++,–

整型变量的自加自减,用法很多。最简单的有i++,i–。运算速度会比i=i+1更快。
此外还有 j = i++ 和 j = ++ i ,前者表示先赋值后自加,后者表示先自加后赋值。
类似的用法还有 i += 1 ,实际等价于i=i+1。A+=B等价于A = A+B

!

取反符号,没什么好说的。matlab中对应符号~
!true = false
!1 = 0
!0 = 1
12!=1 = 1

%

取模运算符,即整除后的余数A%B等价于fortran中的mod(A,B)

& | 和 && ||

后者是逻辑运算与和或,对应fortran中的.and..or.,有0&&1=01&&1=1

&是按位与,例如15的二进制为00001111以及127的二进制为11111111。那么按位与结果为15&127=0x00001111&0x11111111=0x00001111=15(这么奇怪的运算谁会用啊。。。)

同样|表示按位或,即15&127=0x00001111&0x11111111=0x11111111=127

使用逻辑运算时要避免使用前者发生未知错误

三元运算符?:

直接给例子说明
a=2>1?3:4
此时2>1,所以执行左侧,即赋值a=3

1.2 openFOAM中的运算符

cin cout Info

cin>>a
cout<<b
这是C++自带的输入输出流,可对很多不同类型的变量输入输出,而openFOAM中一般使用并行运算,为了方便输出特殊定义了Info

外积、内积、双重积、差积

. *外积、&内积、&&双重积、^差积

1.3 条件,循环

if条件,注意大括号外没有逗号
if(condition) {...} else {...}
while循环
while(condition){...}
for循环,注意括号中为分号,(初始化;测试;更新)
for(i=1;i<10;i++){...}
switch选择
switch(expression)
{case1:...;
case2: ...;
default:...;}
跳出循环有三个指令, break跳出当前循环层;continue直接进行下一次循环,return退出当前函数

1.4 标识符可见范围

using namespace std的使用,参考该链接(https://blog.csdn.net/quyafeng2011/article/details/68921750)。简单的说,C++中的函数库并非在整个代码段中都是默认可见可以任意调用的,如果没有这样声明,就需要用类似这样的方式调用
std::cout << std::hex<< 3.4<< std::endl;
声明之后,可以直接写成
cout << hex<< 3.4<< endl;

1.5 数组

基础用法如下
double a[4];
double b[]={1,2,3} ;
C++中的数组模板

#include<vector>
using namespace std; 
vector<double> a(5); // 大小为 大小为55的数组,初始化为0  
vector<double>b (5,1.0); //大小为5的数组,初始化为1.0
vector<double> c(b); //创建c为b一个副本

openFOAM编写的时候,C++的标准库还没有形成,所以openFOAM自行给定了一个库,和当前C++的标准库有区别。C++中的vector类似OpenFOAM中的list,而openFOAM中的vector是只有三个分量的向量

1.6 子函数相关

首先给一个代码段方便说明

void swap(int &a, int &b)
{
   int c = a;
   a = b;
   b = c;
 }
 int main()
 {
   int a = 1, b = 2;
   swap(a,b);
   cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<endl;
 }

几个问题,

  • 首先函数名前面的返回值类型可以不写,默认为空类型void
  • 不同的函数可以有相同的名字,根据他们的输入值进行区分,这种技巧成为重载。
  • 输入的值可以设定为默认F(scalar a, scalar b=0);,但默认的输入值必须在最后。
    传参时,可以为swap(int a, int b),这是传值,swap(int &a, int &b)为传地址,后者更好。
    子函数内的值的作用域仅限当前子函数,如果子函数内想要调用全局的变量,需要使用::a

1.7 指针

给一个简单的例子

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main ()
{
   int  var = 20;   // 实际变量的声明
   int  *ip;        // 指针变量的声明
   int b
 
   ip = &var;       // 在指针变量中存储 var 的地址
 
   b = *ip //把ip存储的地址的值取出赋给b
 
   return 0;
}

new初始化的指针需要用delete删除,而openFOAM中另外有autoPtr创建指针,可以自动删除

1.8 类型别名的定义

在openFOAM中大量使用,这里简单提到
typedef vector<double> doubleVector;
typypedef GeometricField<scalar, fvPatchField, volMesh> volScalarField;
typedef GeometricField<vector, fvPatchField, volMesh> volVectorField;

1.9 面向对象

类的定义与使用直接给一个简单的例子

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Box
{
   public:
      double length;   // 长度
      double breadth;  // 宽度
      double height;   // 高度
};
 
int main( )
{
   Box Box1;        // 声明 Box1,类型为 Box
   Box Box2;        // 声明 Box2,类型为 Box
   double volume = 0.0;     // 用于存储体积
 
   // box 1 详述
   Box1.height = 5.0; 
   Box1.length = 6.0; 
   Box1.breadth = 7.0;
 
   // box 2 详述
   Box2.height = 10.0;
   Box2.length = 12.0;
   Box2.breadth = 13.0;
 
   // box 1 的体积
   volume = Box1.height * Box1.length * Box1.breadth;
   cout << "Box1 的体积:" << volume <<endl;
 
   // box 2 的体积
   volume = Box2.height * Box2.length * Box2.breadth;
   cout << "Box2 的体积:" << volume <<endl;
   return 0;
}
  • class声明了类box,用对象声明对象Box1,直接调用方式为Box1.height
  • 对象的指针也可以类似的声明box *Box2,而此时调用方式为Box2->height
  • 类内变量分public对类内和类外均可见protected仅对类内的和子类可见private仅对类内可见。

类会有一些内置函数,构造函数和析构函数比较常用,下面简单罗列


class Empty {
public:
Empty(); Empty(); // // 缺省构造函数
Empty( const Empty& ); // 复制构造函数
~Empty(); // 析构函数
Empty  & operator=( const Empty& ); // 赋值运算符
Empty* operator&(); // 取址运算符
const Empty* operator&() const; // 取址运算符 const
};
  • 构造函数和析构函数都是没有输入值的

这部分内容可能还需要扩充

1.10 关键字

const表示常量,初始化方式const int a=10;。表示变量赋初值后就不能再修改。

static通常在函数名前表示静态函数。静态函数可以使用类名直接调用,无需构造对象。用在类内变量上表示所有对象共享。用在函数中表示函数调用者共享,即函数调用完,该变量不会释放,而是保存当前值,知道整个程序结束。静态函数的调用方式如下


aut PtoPtr<incompressible::turbulenceModel> turbulence
(
incompressible::turbulenceModel::New(U, phi, laminarTransport)
);

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THE END
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