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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)。1 ^) R$ z* W- t
' X, E4 Y' B1 W% q3 t7 G) n
基本要点:
- g0 J8 F0 l& T* D. B9 H3 v3 T4 C% R$ v6 [; E; \5 W1 a6 A* H
(1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。$ {- M0 N. c% H
* y3 l) |* X2 b! M7 X, U6 g$ W
(2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
- E6 E5 Y3 l( H% l6 _5 A/ `% r( a. N# ]1 t* `: L( P( w3 t$ z& l
(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。
~' z0 G8 Z7 C& \2 ]9 M
+ z3 B, n. a } (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。: a& C/ U( N# R
! d6 B, N" x8 e6 R" R# N
(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> O4 x) i J) O\\" j, H
- #include <iostream>7 r; d0 }: A$ c
- #include <math.h>! w. U; b9 B( Z- v T% _
- #include "lu32.h"
- , _8 u T& h9 j; m# p/ y8 z
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- 1 u5 U& J- P J4 ^! w; f# U
- using namespace std;
- \\" z0 o6 \, W& V7 q
- //自定义矩阵\\" `, \' U2 _5 I$ ]\\" A. R
- class myMatrix6 Q7 J$ I# h4 ^7 k- @
- {
- & \) P1 a7 J1 I6 s& f; H3 `
- public:- D* S; A+ v Q' P
- double *Array; //数据缓冲区
- ; d3 W# }3 Z# N\\" d' W2 R; M
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度
- 8 I. O: Z: D! L1 }
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数
- \\" @. ^* }3 j3 u6 \, Y* a\\" m2 l
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}) a: q' _# ]% `2 g- |: _
- ~myMatrix()1 |, | W( O+ y; c$ b$ k( @3 F6 }
- {6 a9 T- ^0 E* p' A6 E9 ?
- if(Array) delete[] Array;6 ^6 C0 k$ H! h8 y
- }
- 1 k. X0 z& W- Z% H, ~* \
- };5 U$ w# y\\" F, X/ P\\" M! [
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定( l) ~5 T. F( E8 w2 a z# i$ `
- 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 # n/ E+ `: X4 m- e/ E' _
- {! B! k' m, s0 a' l& X
- wcout<<pch;
- 2 L0 Y- l0 G) E) W2 c
- }
- 6 c7 d3 m# J. ~3 E$ l; {
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象
- : p, ~) Z- b: u
- {
- 2 E' M9 c9 `# V3 U3 w# j: ~% `
- delete (myMatrix *)me;
- l6 G5 q& R4 P\\" e/ i
- }
- * ^- ^6 u/ c7 v8 E B! {# ^
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象
- 8 D: L5 {% v5 d4 \
- {( k3 {5 t8 w% r9 U3 J' j
- myMatrix *pMatrix;
- : D# H* s$ ]/ t\\" i8 ?
- luVOID k;
- ! X\\" S3 g8 M4 n. W. e% l& X
- double *pa;
- ! b% D) m; `$ l V9 t
- char keyname[sizeof(luVOID)];
- 8 ]; |' K1 M, {; n4 J9 I
- void *NowKey;
- 5 K* s# |\\" @- A8 l+ f h% G9 t
- k=m*n;
- 0 c: F\\" x1 U9 Y U8 C1 |
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象
- ( o# U0 \6 ^, a/ a% o. t, ^5 X
- if(pMatrix)
- , _1 c! H0 n, `
- {4 w: K3 D. h# `' ~& `
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- ( e/ i! J3 S2 H7 z( k
- {8 U& y' B) g( @% a
- pa=new double[k];\\" B }' Q' B0 r
- if(!pa)/ }, y6 t1 E\\" Q. W
- {0 L\\" ]( \8 t6 b2 e& ^- ?
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区' `1 _% [* C5 F4 B
- return NULL;
- & u' _! u9 S7 t; p
- }
- + [$ N7 L' `2 E9 D/ P! p+ `
- delete[] pMatrix->Array;
- / f% G2 C3 {. L( m9 z& s q$ m1 y
- pMatrix->Array=pa;
- & ?- p2 D F* M2 a2 P/ W/ p
- }; G- F# P. d' |7 O5 s& N7 |0 {7 x
- }
- \\" y% f; Y/ u$ T `+ D+ W! F
- else: A. R6 L5 r& z0 ]) l/ _
- {
- 4 v& m, o4 w- i7 [8 }0 z& [
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象5 f* U8 B* n2 Y
- if(!pMatrix) return NULL;, Q4 B# m4 k Z& Y. j& z
- pMatrix->Array=new double[k];
- ' W& H; l; A* E
- if(!pMatrix->Array)5 M* E2 ~; l, c) j
- {
- - t7 j/ f% L2 m6 E9 m
- delete pMatrix;; [3 e$ @$ N0 [6 }# B4 |( T' I
- return NULL;1 t4 e4 h( S\\" X* @- ~8 @
- }6 w9 ]9 ~\\" U6 E0 z0 ^
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu
- 5 @8 ?: F) o0 F y
- {
- F2 H2 p9 _1 }
- delete pMatrix;
- 9 q4 m0 n& `5 ]4 F' |7 q
- return NULL; P( f4 c% |7 S
- }. \2 ?\\" l. L2 d+ E
- }1 b2 G1 W\\" S' N0 J8 |
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- @2 S2 T! ^) W' f) [7 o! ^
- return pMatrix;
- / [# {8 [) v: H$ R8 c\\" e# a
- }& D1 j# W0 y+ n% w: n\\" |' v! {
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数+ o! }2 \; w0 e! {. r
- {8 d l$ s- {$ F: n) ^
- LuData a;
- 1 [9 G- m! }) }: R
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;
- - _' Z2 a9 S2 Q. j/ @
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- ( L5 s: f1 R2 U8 S, Z
- double *pa,*pb,*pc;
- $ @7 @8 o$ i% T d\\" D4 g
- luMessage pMessage;
- ) M* `, q# L+ B
- wchar_t wchNum[32];9 N: j1 y# x* q- E ^+ {
- char chNum[32];
- - n$ C7 I) ? W
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;: N$ h% t! U5 e5 k) ]\\" J
- switch(theOperator)% T9 W+ ^ ?: S; e w3 f! m; Y
- {+ d: a* V4 i$ x- |/ j! i
- case 2: //重载运算符*
- . I7 P9 B3 C; _\\" e% y$ u
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);! h3 ~7 A2 Z2 v. e* j9 Y. H2 o
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- $ `# W( w. r R1 [4 J* G
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵+ q; P8 z- z2 n) r! U0 {3 u7 K
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配) [* ~\\" f7 t, }3 z+ |\\" i
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵( ?# {& A# ^7 w+ D( R
- if(!pMatrix3) break;. O4 V; m3 L) O9 d) f, I- X
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- / b: P7 y$ E. Q0 C3 b! X% f1 R. U9 P
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- * J( D; U\\" m4 R! C( ?( }
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘
- ! c3 @3 _$ S# I\\" K7 {! g1 A2 N9 G
- {
- 2 K+ n, e\\" t( i3 Y- ?' x5 p
- for(j=0; j<k; j++)
- 4 U7 n; m0 ?- K8 w7 g
- {6 s+ i) k, R' z. A t8 j& t
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;
- . _( w5 I w\\" l0 J9 [6 q
- for (v=0; v<n; v++)9 ~7 h) L8 G: ]- R% L5 M
- {
- 4 v6 k; i0 A& d\\" h$ ?0 E. K- k
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];! c* e\\" G) E+ j% K; i8 {
- }
- + H0 y; C6 W) Y7 a/ i$ @
- }$ ?9 L7 ]. Q% j7 R1 Z\\" N! t
- }$ V7 S8 s5 s) I) v( i
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象9 e5 M2 f# I3 t5 V
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- 7 [- P* F; k1 U: {3 q
- break;
- 7 p2 Y6 f* `) p) i, l7 I2 X
- case 25: //重载运算符.*
- + W0 m4 Q/ c5 c6 c9 i
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 1 x. y5 T I4 O9 U
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);5 o/ p3 I\\" |7 e! z5 @. I3 ~
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵! I) D5 i2 a* Y0 ?3 g* h9 i
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同
- 2 G. p8 x5 X) j# r |5 O/ y
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵
- ( R' Y6 p+ U& H
- if(!pMatrix3) break;
- ( I* P\\" x. {: q2 ^! H
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘! S1 U* p' U6 H% C
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- # H$ a! ?8 l; U5 C
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;' [! G; s8 X7 \! Q: A
- break;; ~3 i6 V\\" ^( u( f5 J1 j9 l
- case 46: //重载函数new
- + U9 Q7 I* E& V9 k0 [
- if(mm<2) break;! `) a( [1 p: z2 x
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;
- / F+ ]5 [. U& \$ D
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵
- . n, r! g; _5 y/ f$ O7 N% c
- if(!pMatrix3) break;* t2 u\\" P- l) m' O% [5 [
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- / b& }6 L0 ?5 @: J
- {
- 2 U- r* P& o( k\\" r/ T
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;3 E/ E+ O( i/ `\\" |6 K+ t# U, r0 P
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数
- $ f5 e+ F3 @# c2 x. [
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);
- s% T. B+ z- i
- }
- + H! r$ M- ?( w5 s }
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- - y5 z: D$ V5 O+ y
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;, t7 C9 R6 n ? q\\" w- t
- break;
- , P& L5 c+ a0 S& a
- case 49: //重载函数o
- 0 `7 |2 w; Y- n& ^) h5 A; S3 _2 {
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);
- 7 j$ s* I5 ]3 c* a' f# J9 [2 n
- if(!pMessage) break;
- E) n# X6 y3 q- s$ b# J
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- & Q6 ]; p) z, N/ ~5 c# O) K
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵- L8 N5 F# ]& g# J2 g6 Z5 p0 n
- pa=pMatrix1->Array;+ j9 b! b7 `$ ?7 t- F( w) t
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;
- ( H6 N( _+ s% r* M+ c- [: k- o
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵
- ) R4 f! e I* ?1 M4 G- B
- {
- & v4 I2 N* d% `3 C, v1 f1 Z\\" f7 ~
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- & Z0 ^2 b7 ?( \1 ?
- for(j=0; j<n; j++)( y r& j9 L0 l+ F' w/ R. `
- {
- 0 U/ p9 _; J' q\\" ~+ {
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
- / b- B9 s! m C2 W7 S; S
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}
- ' ]7 V4 A2 O$ i' Z* b7 }) o- y- D
- wchNum[u]='\0';* n/ l* t+ T6 W1 c1 @- O
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;\\" q1 d. _/ _% M9 N9 `' T
- }
- 6 b% @3 S. L2 a& w( J( L+ L
- }# @ v9 [; \( H0 k\\" p3 t4 j
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;! h+ i* ~. } `
- 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9 h; y6 `6 `8 i2 |+ w
- break;
- , a* E6 Q4 Z# z\\" y8 c0 w/ ^
- default:: Z5 E\\" ]. q; @0 s' v4 ]
- break;
- 1 h/ x3 M- n, Z: b) m! g
- }
- ) ^0 L/ N8 A; \
- return a;5 t( x1 N, D% }; _( [
- }+ ]8 ]; `2 V, v7 p3 F
- void main(void)
- / f# ?4 T1 X9 i, R( w, @
- {
- 6 {* {0 _4 |9 S- j% f' w G5 r
- void *hFor; //表达式句柄2 D) b% r. L# S6 |
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数
- ' d& M# r3 Q. \. V
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针5 ^- h* U- g+ ^% D% `: L
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置\\" F3 n9 S/ q) l3 r; O3 z
- int ErrCode; //错误代码
- + x4 B\\" q& \\\" c2 ]- w, K
- void *v;
- \\" h4 V4 E# i {% 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
- 6 B$ Q: w5 h) {: U
- //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$ j8 v; l2 S# y) X+ E: U* c
- LuData Val;
- ; ^# c# `! P% r; H7 a9 ]! u* M
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu1 C, @5 |4 \9 E& M
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型/ X; ?; _\\" A+ s4 g4 o$ y* o; q
- , v8 k3 a6 l# c: S% X1 f
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量0 ~\\" W3 G% w* J/ G
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量
- ( t/ _# Y/ ?! q% e1 Y
- 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$ A3 v p% i\\" r
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文
- 7 C% b, x* O/ |4 s) p- l
-
- % P. j7 G8 J% |& k2 |\\" B/ f
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式 b( u& J ]( J K; w
- if(ErrCode)
- & V: j2 k$ L& z, j$ u
- {
- 6 i3 e, V* H$ X- q% U
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- : @! y& C) X7 G! G- B
- }+ x q0 T+ D( J! s& `$ }
- else
- 1 b2 f$ {5 a! g9 r# Z6 w) v4 T* c2 x
- {6 q( ~: h4 }) N# w# i. V
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- 3 f8 {* f$ y/ S& E, O! X- I
- }
- + V& ^& Z+ Q) T- w m
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用7 _4 Y6 I- ~8 J\\" r0 l
- FreeLu(); //释放Lu
- 9 t/ ]4 i, y+ s7 Z
- }
习题:
. x! Q5 G" K8 x# s4 w' g7 @" r6 H' ^8 E7 A' [" I; w
(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。 5 Y: k( r; B Y
- ^" Q4 `7 e) z5 t( }: R (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)=1 Y* W* X. p1 W8 G\" g; j
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],
( Q$ { D4 L1 l! u4 z - b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],! P I! [3 ^! v
- c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],8 d7 f; K) s- I9 O$ b0 p& E
- t=clock(),
5 ^; t4 n6 A8 Q3 J\" d+ x5 i8 m - d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
8 m) x+ m1 ~' ~ j; a) W7 M6 L - 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.# I1 R2 R4 T+ K$ J0 H) Z
- 5. 4.
\" j) a1 O% j1 h3 G - time=0.797 seconds.3 k1 o8 Q4 u5 r: ~; C/ T5 w6 R
- 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];6 A. }* @7 z, B( S$ p6 B
- b=[2.,1.;1.,2.];
% F- H- Y* {8 \. G/ z! w - c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];
4 @# R0 N, R8 y: t1 V1 } - tic,. L, _; m& C$ ?% G& g$ N9 w
- d=a*b;
8 n7 J5 R- s- l2 D/ \! a! j - for i=1:1000000 T! \+ t\" v: q
- d=d*c*b;7 X: O3 w6 N' y- Z2 H+ L2 S
- end
/ c& {4 A6 c( T0 D: q# B/ o7 ]; r - d,
6 b1 {6 x3 x' A) P$ | - toc
复制代码 结果:- d =* N3 Q* T, W8 w( v. W6 s6 B
- 4 5
* }( t7 ]7 Y3 d$ U$ N/ Y) Q0 P* i, D - 5 4
. R9 c\" @8 }. P4 y' ^ - 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。
0 p$ S, f* M: J: i: n& C( n- o; D: @+ k. X; s: P; Z( f
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
|