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 |
本例中,我们将自定义矩阵(matrix)类型,基本类型和扩展类型均为matrix(标识矩阵)。
$ n% c( ~, T& ^/ A# _ Z! i) i8 Q& M0 a
' B) c6 G% l5 r9 H% n ^ 基本要点:! z5 w/ {) S! m9 y! _
/ b0 q9 R* n" q" |& { (1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。
/ d( }: X+ C! e& c! ~7 W- X U" B4 K# @3 ]# f8 E4 {
(2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
' L. d4 J3 q/ i* S% r" h r7 g$ P
; e6 a8 X* }, v; q (3)用函数LockKey将重载函数OpMatrix注册到Lu,锁定的键的类型即为matrix,要注册为常量,以便于使用。
$ n& P+ w. A! A' K. d( k
& V* F. O. I* F' v (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。& w* j! b1 f5 a: i
1 [' [- X4 C. Q9 u6 {! J# I" S
(5)用函数LockKey解锁键matrix(本例中,程序退出时会自动解锁,故可以不用)。 - #include <windows.h>
- 0 e( M: V0 \ L. d' i0 X
- #include <iostream>- _1 _3 k6 q0 ~4 m3 I: e3 Q, B
- #include <math.h>7 Z$ m) [( m0 I! F; l
- #include "lu32.h"0 U/ d5 t6 a6 W$ r+ H
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- \\" o& b1 n* p: f) K
- using namespace std;
- \\" I7 R/ Q* d0 l/ y3 C% S
- //自定义矩阵5 ~; B. ]( Y9 M* `+ i1 k% }
- class myMatrix( m: l) V2 F4 D
- {. G d9 |. H4 X5 p P% ~
- public:* S* y( Z# n\\" x6 {8 e9 U
- double *Array; //数据缓冲区
- ( _4 t: {3 q5 d
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度\\" C- y, I' L+ G' a
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数
- # A' H& U' o2 D/ F% J- c: `
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}' _4 _. G Y/ E6 g
- ~myMatrix()) n/ b% k1 `' N+ ~! h
- {
- 5 D& l( F$ p; S! X
- if(Array) delete[] Array;
- 2 t3 C* ?. I& K& T9 W! _
- }; D' |' D\\" U; \! S
- };
- + n5 @( ]- I4 { O. c
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定/ _# ^ Y\\" g1 X* C5 a) g
- void _stdcall LuMessage(wchar_t *pch)//输出动态库信息,该函数注册到Lu,由Lu二级函数调用
- - S# g. A* I( o; @$ |& R
- {4 C/ q1 e# U; |) S
- wcout<<pch;- s9 A5 s' X6 f% T: {. H
- }
- 3 m# m$ l+ L) x\\" g. k
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象/ K: H: w4 b, s9 C7 h z6 q
- {
- 3 Q9 s' |6 N' V9 W5 t9 Q& t' p
- delete (myMatrix *)me;
- $ a& G4 |1 z, z h
- }5 P* i& `6 F$ Z) m
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象/ Y' j0 q# K0 m$ s5 F' z
- {' U2 L% b# x7 p2 @4 D$ D
- myMatrix *pMatrix;
- 4 i* \4 [1 d3 K' s6 }
- luVOID k;* O J& F' W' _: k% X! m) y* y
- double *pa;2 V; O( b; w7 c5 g, z% a
- char keyname[sizeof(luVOID)];' ~% M, |; Q( l# E
- void *NowKey;, V& R8 I\\" W) S5 p6 e) s& ^$ B
- k=m*n;
- 5 g4 w\\" {& d! o5 M
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象
- / S8 h2 ]/ ^. H0 }+ C2 d: W
- if(pMatrix)8 `+ b) W3 |' N# K
- {* B3 F- A/ Y0 U$ r: w6 m7 d
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- 2 H+ T6 u# K$ b: C
- {8 }! Q/ P: h2 G6 b
- pa=new double[k];
- 6 p3 x\\" s0 H3 E
- if(!pa)
- * Q' {8 N& M4 r( z# V. D! Z& o$ w\\" f2 D
- {$ i: J% Y/ @1 Y, T: e
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区4 E# L- W9 I: l& G7 ?
- return NULL;
- 4 S z7 S5 H$ P3 |
- }& k: ~4 s4 `$ o$ b\\" y- F8 {
- delete[] pMatrix->Array;
- + f. @9 q\\" ^2 v, s% o4 H
- pMatrix->Array=pa;' a6 e) S4 S$ g0 I' t: U0 v
- }6 `+ o9 o. S* Y' n8 F
- }# W7 y) h# Z* Z- }2 o* v) u; i
- else' B* _) _* c/ l1 @
- {
- 5 e3 g4 M6 ?3 r) z* {# I! Y# I, v5 ^
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- & k, R) T& C L; \$ s# Y, z) p2 V0 m
- if(!pMatrix) return NULL;
- 4 Y# L! L( h* O3 B! A3 u7 ]- c
- pMatrix->Array=new double[k];
- 1 u v' b* b( [- \
- if(!pMatrix->Array)
- * m$ l3 J+ r( Q7 v$ B/ b
- {
- , S; E( S4 s3 M7 W7 Q d
- delete pMatrix;# y7 R0 f7 T/ K+ F; A$ D, `
- return NULL;
- 0 w1 p; e% { Y
- }
- ( y, Z/ I$ ?; |) D& e
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu
- & ]2 x: W0 o' u# b2 J
- {
- \\" j0 j) B$ d! V
- delete pMatrix;, Y: S) p0 J; K5 M0 L
- return NULL;
- $ X1 W. Z; O+ W: m3 ~7 u
- }
- * [9 h' V9 d0 P
- }
- 5 R0 I: a% }2 k& r+ ]; F
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;3 x* l8 c' l4 T3 p0 I
- return pMatrix;% ~ x- F' S) t3 E' k
- }9 ]' J) c: `. i2 [
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数% T/ C- r# A+ s# w: \' E
- {
- $ Z {* i8 e6 O8 S4 z* f/ d8 h1 u
- LuData a;
- ' y$ `7 j( |: B% w7 M
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;+ [9 T0 E A& |8 [& z( k: c
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- + R\\" ~, V6 x U/ }. o
- double *pa,*pb,*pc;9 M3 Q# u0 s\\" m6 q& U
- luMessage pMessage;
- + q( U, F\\" c3 O
- wchar_t wchNum[32];7 @3 V1 e, D* Q' h( N6 |* f
- char chNum[32];
- ) d- f) O/ I. f7 t5 z\\" C
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;/ ^6 }2 f: K9 s( O
- switch(theOperator)
- 7 @, `% A* l2 F! A9 x4 o7 f
- {: J3 ~1 Z `6 X- G: _& I( w
- case 2: //重载运算符*
- * w7 j\\" p& `6 d: e
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);* T+ Y E4 s' m- k
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 4 c+ Z! w$ f/ {+ W# w0 B( {
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- + w1 a% P0 X. ?$ ?: y
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配
- 1 U- E% S( [1 D. G
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵
- c( K0 v$ q$ B5 \
- if(!pMatrix3) break;
- * V) {+ r9 q& E
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;% v7 o( G( _7 G* L
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- ) |& B3 H* T% n3 Z
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘6 S2 @- N$ V* g9 o3 O' K3 l) w# D
- {
- 0 M) x* z# o! p% G\\" j; I
- for(j=0; j<k; j++)
- 3 W+ o( S8 u$ o. `4 S y0 {
- {
- 2 ]7 m3 U7 v( J# [# `\\" r$ t1 K8 s
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;
- $ X' C$ c4 T+ @5 H
- for (v=0; v<n; v++)0 |$ \1 V$ \9 j z( k, ?
- {
- 2 h T. j4 h0 {* p3 ^/ c
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- p% V$ M\\" Q) f% H+ J. ]
- }0 U* y/ W4 z/ P
- }
- $ V) c7 e# I3 J( n7 m5 A
- }
- ( ?# D3 ^* o\\" c- \$ W
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- + A Z5 a, ]. n\\" Y
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- * K$ m% B# N A/ e. ?% i5 o$ w
- break;' e4 {1 q8 _8 q+ p0 N
- case 25: //重载运算符.*2 t0 A( j$ h( t/ p% V, r. s9 p
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- $ Q7 J3 S9 Y' R( N1 |3 q& ~: H o, u
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);8 M$ B; b! t' Q$ s9 @6 @% @
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵' O) [/ Y) x9 A' J: D# d' |: t; _
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同% n3 J2 @2 B- U+ b
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵
- * u6 }& T e/ S
- if(!pMatrix3) break;6 G: B. I, e9 o/ x; K
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘5 F0 p( s; A, e* W
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象\\" p8 x5 I$ U7 F5 Q
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- / q( K- C\\" C- X\\" w4 Q8 Y
- break;
- ; X0 X. ]) {5 e4 V% ?
- case 46: //重载函数new
- # K7 n. E$ }: c
- if(mm<2) break;
- 4 d2 ]3 o4 R6 n
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;/ T8 r( c0 i& ]; z
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵
- $ w. r2 U8 j* T$ [* i6 r: U
- if(!pMatrix3) break;
- 4 T* ]* w, f; F b
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- , A A( f+ U2 i, h% m\\" j
- {5 j5 |. e$ I/ ?' s0 s; J
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;5 l) H0 p$ c# J6 `
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数
- 8 F8 {8 T& e* O+ `6 i7 I: o; K
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);
- : H/ N% F9 g7 ~1 J% V2 L
- }
- * g3 f, D$ c& q: _+ S6 _# q' a
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- ( `- g j/ @$ x9 G: |% S4 E
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- ! i, c& ~8 u; Q
- break;/ X3 j a; M4 s ]7 i, f' Y
- case 49: //重载函数o3 W* T6 S' L* x3 Y, t& `) A
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);
- : v8 z\\" ^- E) H
- if(!pMessage) break;
- 2 [' ]8 z x5 O. j! R/ N1 W
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);\\" _/ C9 s) L# D {4 d2 K. Y
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵; Y; I- }/ Q, b( h\\" }\\" a# Q
- pa=pMatrix1->Array;
- 6 U6 R3 A/ r7 f o% g! ^
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;
- 8 c b/ e& `/ I# N* Y
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵7 l) h( V* [% l0 c& e
- {
- * [& k2 X% P- Q' d4 j4 ^
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;7 A. |. ?0 f! C+ O\\" u* B
- for(j=0; j<n; j++)
- 6 [3 p2 I! w9 q; D( U9 z* I
- {% }8 {$ }& I5 R3 C, r0 e2 g1 }6 U
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);8 k' U) }* Z/ g
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}
- ; J5 {5 {( R5 Q8 l. u
- wchNum[u]='\0';, p8 i$ U1 }7 C1 @6 y( V8 T
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;4 ]! F4 O8 D1 Z: r& Q# ]0 C
- }$ I7 m- Y, U6 A4 C- s8 m2 e/ i* r
- }
- - a* A! A8 l' f6 l6 Y5 c$ J
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;* Z, o( j) J7 r, v
- a.BType=luStaData_int64; a.VType=luStaData_int64; a.x=k; //按函数o的要求,返回输出的字符总数5 d: I3 W2 L0 f; r3 _9 X5 B
- break;
- ( e8 O+ E7 X\\" t; m5 C' _
- default:6 \% k9 ]8 o% k2 S. e
- break;- a- M H+ F! L- Q
- }0 I% i! X/ C( M1 ?$ ]* H7 s( a
- return a;5 W3 ^/ {$ e0 U6 z) q R+ q2 g
- }; [1 V( I\\" l* Z: Z U. b6 ]) F
- void main(void)& B0 i; |\\" z7 \0 b |
- {
- : l* H2 L' o% f# _. L5 {
- void *hFor; //表达式句柄
- 1 n# K+ v. K6 R! j\\" p$ \
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数
- 9 \. p. w3 J% @. q1 ~: G3 N2 s8 Z
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针
- / i, a3 F& O, N
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置
- $ E' |2 d. s3 D, n8 d
- int ErrCode; //错误代码
- \\" ~1 o\\" g2 n4 m3 ?! H8 o% I
- void *v;
- 7 q1 I* [( }- C- T9 Z
- wchar_t ForStr[]=L"o{new[matrix,2,3: 0.,1.,2.;3.,4.,5.]*new[matrix,3,2: 1.,2.;3.,4.;5.,6.]}";//字符串表达式,矩阵乘) g5 W# |+ j! }; Q
- //wchar_t ForStr[]=L"o{new[matrix,2,3: 0.,1.,2.;3.,4.,5.].*new[matrix,2,3: 1.,2.,3.;4.,5.,6.]}";//字符串表达式,矩阵点乘
- 9 i; l9 s# U8 R& m- V
- LuData Val;
- : V9 Y, l$ }3 e- H
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu
- 5 y7 O2 S( d# O+ r
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型
- 2 g3 T5 |$ G# i; D$ d A7 `
- 2 p# {+ Q\\" A7 q8 s4 n5 ?9 F
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量
- ; c8 N8 j' [* a. D. f
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量
- ( G1 @2 D/ f9 U2 [+ C
- InsertKey("\0\0\0\0",4,luPubKey_User,LuMessage,NULL,NULL,1,v); //使Lu运行时可输出函数信息
- - ]8 N5 ^; t' ~2 }# D b
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文( k$ X& m' ]; p6 ?/ A
-
- . F- r/ i+ x p( Z8 _
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- 5 N f9 u& {\\" L0 V
- if(ErrCode)
- 0 ~$ u: T! A9 F\\" B9 R
- {8 a6 k9 c' F, P8 e
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;8 i! u- _4 c! f
- }. D o |. I, p$ O x7 t
- else
- ( g) c! j\\" g. e: k
- {
- ; `& s j1 N ~( a\\" ]( m( ^
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- ' P& m1 X( Z% d1 M; m1 }
- }$ |2 A+ |7 ^5 c6 E9 _
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用( H& i8 {4 K. {: u
- FreeLu(); //释放Lu9 H1 R( q# @& c+ o3 }0 E4 p1 `
- }
习题:. M8 T, _# m0 ~3 Z. f/ {; f
- x0 N5 f" r4 q5 W* V, M& R; a' ?% l
(1)自定义矩阵的加、减、左除、右除、点左除等运算,自编测试字符串代码,重新编译运行程序,观察计算结果。
3 j' }2 N, o# _$ Q
( j$ w, n4 f( R6 Q% C (2)小矩阵乘效率测试。编译运行以下Lu字符串代码:- main(:a,b,c,d,t,i)=; S1 h5 e2 i6 E9 _
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],, c) J+ E) z4 O, |$ C' s9 o$ g% u
- b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],
' H' I8 ^) Y5 s3 R5 C; D - c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
\" T\" d, X5 ~, H - t=clock(),
! {) N1 j7 f- l! N# w( Q( N - d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
\" v. h+ \ E1 T! t, H - o{d, "time=",[clock()-t]/1000.," seconds.\r\n"}
复制代码 C/C++中的字符串定义为:- wchar_t ForStr[]=L"main(:a,b,c,d,t,i)= a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.], b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.], c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.], t=clock(), d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++}, o{d, \"time=\",[clock()-t]/1000.,\" seconds.\r\n\"}";//字符串表达式
复制代码 结果:- 4. 5.9 a J0 n: K5 v% b4 Z
- 5. 4.
3 z% v- v s, k\" \. F - time=0.797 seconds.
7 H5 O8 [7 Y- i2 @$ Z( ^\" e: e - 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];+ [; E# ^; n5 s W
- b=[2.,1.;1.,2.];
1 k5 @& s5 q& d8 M0 O - c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.]; P5 e; L8 s3 v/ L/ `
- tic,
! [% `8 M) ]* D5 q4 `4 u. p. Y - d=a*b;\" R$ [5 t4 N! W1 Q1 J: T
- for i=1:1000000
/ F; \) h6 |0 m' j2 E- Z- k0 x - d=d*c*b;) P( j# e! J' h8 H) ~
- end
: t- D3 a0 M# n' v# L5 F/ H - d,% `* g' ?/ a9 W0 M$ q, A. r
- toc
复制代码 结果:- d =# J3 D S4 N1 M* `7 ~
- 4 5
& O! A; [0 L2 `& p' o* o0 r - 5 4. ]8 b: l# o7 s; y h: e+ K6 ]
- Elapsed time is 2.903034 seconds.
复制代码 本例矩阵乘效率测试,Lu的速度超过了Matlab,主要在于Lu有更高的动态对象管理效率。
, ]' [' G+ _" s4 b V: u z, Y# E. c6 T
由以上可以看出,自定义数据类型和系统内置类型有近乎相同的效率。 |
zan
|