cpp-calculator/calculator.h

#pragma once

#include <cstdint>
#include <optional>
#include <sstream>
#include <string>
#include <type_traits>

#include "pow.h"
#include "rational.h"

// Все ошибки вычислений
using Error = std::string;

namespace calculator_detail {

// Сравнивает значение с 0
template<class Number>
bool IsZero(const Number& value) {
    return value == Number{};
}

// Вынесение 0 в отдельную перегрузку для Rational
inline bool IsZero(const Rational& value) {
    return value == Rational{};
}

// Преобразует число в текст для отображения на экране
template<class Number>
std::string NumberToString(const Number& value) {
    std::ostringstream out;
    out << value;
    return out.str();
}

// Вывод uint8_t как число
inline std::string NumberToString(std::uint8_t value) {
    std::ostringstream out;
    out << +value;
    return out.str();
}

}

template<class Number>
class Calculator {
public:
    // Устанавливает новое текущее значение
    void Set(Number value) {
        current_ = value;
    }

    // Возвращает текущее значение
    Number GetNumber() const {
        return current_;
    }

    // Сложение
    std::optional<Error> Add(Number value) {
        current_ += value;
        return std::nullopt;
    }

    // Вычитание
    std::optional<Error> Sub(Number value) {
        current_ -= value;
        return std::nullopt;
    }

    // Умножение
    std::optional<Error> Mul(Number value) {
        current_ *= value;
        return std::nullopt;
    }

    // Деление провряет 0 только для типов без NaN
    std::optional<Error> Div(Number value) {
        if constexpr (std::is_integral_v<Number> || std::is_same_v<Number, Rational>) {
            if (calculator_detail::IsZero(value)) {
                return "Division by zero";
            }
        }

        current_ /= value;
        return std::nullopt;
    }

    // Возведение в степень выбирает нужную функцию и проверяет ошибки
    std::optional<Error> Pow(Number value) {
        if constexpr (std::is_floating_point_v<Number>) {
            current_ = ::Pow(current_, value);
            return std::nullopt;
        }

        if (calculator_detail::IsZero(current_) && calculator_detail::IsZero(value)) {
            return "Zero power to zero";
        }

        if constexpr (std::is_integral_v<Number>) {
            if constexpr (std::is_signed_v<Number>) {
                if (value < 0) {
                    return "Integer negative power";
                }
            }

            current_ = ::Pow(current_, value);
            return std::nullopt;
        }

        if constexpr (std::is_same_v<Number, Rational>) {
            if (value.GetDenominator() != 1) {
                return "Fractional power is not supported";
            }
            if (calculator_detail::IsZero(current_) && value.GetNumerator() < 0) {
                return "Division by zero";
            }

            current_ = ::Pow(current_, value);
            return std::nullopt;
        }

        return std::nullopt;
    }

    // Сохраняет текущее значение в память
    void Save() {
        mem_ = current_;
    }

    // Загружает текущее значение из памяти
    void Load() {
        if (mem_) {
            current_ = *mem_;
        }
    }

    // Очищает память калькулятора
    void ClearMem() {
        mem_ = std::nullopt;
    }

    // Значение сохранено в памяти? Если Да выводить индикатор
    bool GetHasMem() const {
        return mem_.has_value();
    }

    // Возвращает текущее значение в том же формате, что используется в интерфейсе
    std::string GetNumberRepr() const {
        return calculator_detail::NumberToString(current_);
    }

private:
    // Текущее значение
    Number current_ = {};
    // Ячейка памяти
    std::optional<Number> mem_ = std::nullopt;
};