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签到天数: 1 天 [LV.1]初来乍到
 |
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)。6 W+ \' v0 |+ R% ?& X4 E% S: Y
( m$ i6 g/ [5 j7 z: P9 ~9 J# ~; X 基本要点:
0 Q7 K5 R# P1 p/ P9 p' H7 w: E) f3 j* \- O0 p% h
(1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。7 E/ G( s0 d5 N0 s/ Y/ g' o. O
7 @, z9 s. j, e V- U/ m: x* A- [
(2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。8 ^" a$ ~4 K& }) J `! N" ?
6 ^& _% r5 W: [6 D- f% `
(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。
& X; b! \% c; V4 g( Y, O |0 ~! A
" M$ k# ^* E+ p6 k* p* q% d (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。1 S% { A5 c* s
) h3 Z0 S1 Q7 K0 b
(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>
- 9 h7 H3 m4 i, v h
- #include <iostream>
- ! N# x, S' Q% ~2 `$ }1 G\\" n/ e
- #include <math.h>7 S; J/ B, t- {1 h( P
- #include "lu32.h"
- \\" _3 }; B4 S8 X8 Y: p
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- % H) B% R! ~* M' f9 f
- using namespace std;
- \\" }6 C9 V4 w+ l
- //自定义矩阵( n& x( s- G3 z1 v- u N
- class myMatrix
- $ x9 y6 V, C' P\\" D) ~
- {
- 2 ]# t5 N2 f\\" W4 ~2 U
- public:
- 9 A, [. ?8 d\\" `$ S
- double *Array; //数据缓冲区1 M0 b j+ ? Y; X
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度- ]+ X1 b& c7 E/ t9 u; X2 H4 ~2 `& j
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数5 {& N$ S! d& B a\\" |/ B3 X D5 }
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}. L( c/ |/ m% C% r+ m3 K: R
- ~myMatrix()
- \\" Y4 ~$ _- |8 F( y: j
- {
- - l5 t! Y; O6 B+ g
- if(Array) delete[] Array;
- 8 X4 E; Z+ z- }$ Z, }& {
- }) ^2 [7 Y% h3 a* ?5 S
- };/ Q9 y\\" j7 O R, z
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定; p+ y) f3 W+ v! H. X
- 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
- * x- ?. w, s/ U' c% X
- {
- 7 ?6 q# ^0 I$ _: \$ S' ]
- wcout<<pch;7 t/ P5 y0 v! z3 ^, f( a
- }
- 5 z% f7 M R8 y6 \1 c f
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象6 M1 ^, j: m. @' @2 O
- {9 _6 j% ~/ K( h0 K# g$ z2 _
- delete (myMatrix *)me;
- ; R$ u. G$ R( g
- }& s0 s4 h9 a1 j/ }; v# ^7 ?' ?! c
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象% i, ?8 ?4 L6 a- z
- {
- / z* w& f; N! F$ O$ @3 Z
- myMatrix *pMatrix;
- & J9 z }- O1 p7 E. Q/ e1 J
- luVOID k;7 E$ [' ]. k- L. G\\" u2 I4 I7 l
- double *pa;
- 2 s; S% A/ y7 ~' y( y2 \
- char keyname[sizeof(luVOID)];
- & b' F. [4 @# H\\" S/ X! ^! _$ S9 {/ z
- void *NowKey;- e8 e8 x' Q. f\\" b' I/ v6 l, g
- k=m*n;
- 4 ?% Z: g. Y+ v5 e! |+ @: O
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象/ p; L2 X+ J; J! L i
- if(pMatrix). U\\" U\\" c& v6 z2 \7 J, X
- {
- # L0 K! h* u4 K0 v- C( a\\" \
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- , t2 i, Y( a; w( k\\" c8 h
- {8 t$ X% X4 X, o# g a. q
- pa=new double[k];
- 2 q3 _\\" y: w7 y0 d; f
- if(!pa)
- \\" w% K) P5 A# S% j! H6 o
- {
- - c8 r. I; c# h& v* L0 j
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区% b9 L/ M/ M( W/ d
- return NULL;
- & x) v0 \- R1 z+ X+ m* v$ R7 G$ m\\" o3 k
- }
- 4 o; w0 d8 [/ J0 M% n7 {
- delete[] pMatrix->Array;9 Q' H\\" G8 A/ X3 l
- pMatrix->Array=pa;
- / v. m3 D% n) t& f
- }
- + z2 c) ~* x; v2 j% b9 X
- }
- / B' n: n* P( s
- else
- : P6 C4 ~/ I7 H& x
- {9 ~# { I$ Z& b8 `- n/ n
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象. b0 j' a/ e2 `6 E/ S' ^
- if(!pMatrix) return NULL;
- ' a5 D6 }' {- O2 M4 \
- pMatrix->Array=new double[k];$ X6 i8 p\\" z$ P, a9 N
- if(!pMatrix->Array)- ?1 `% e( m& v* I
- {. M% _\\" i3 _+ `% p& F\\" D/ i1 s- I! i
- delete pMatrix;
- , F: e' ~8 G9 ]
- return NULL;\\" k9 J4 t2 {! L1 } z* V. N
- }4 L* o( p6 m: O8 R( Z
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu5 C& e9 |\\" S& d
- {& X1 w, |\\" b# P\\" a: S; L
- delete pMatrix;
- : Y# g; x0 R0 G% h R) X
- return NULL;
- 9 R7 C4 n; A! v\\" V/ M+ N7 ^4 J1 W# z* f
- }
- # Y: w4 v\\" V/ O% q' Z0 i
- }) f+ Y4 g- A& |9 B2 r7 z# m
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- . b! E7 u. d! [- N; K
- return pMatrix;, y. S; X1 h% L( O3 _% f( r
- }
- 7 }2 [9 n: | }6 t) L
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数
- # B' J: |8 h4 N
- {5 d* a \& R* c, r
- LuData a;
- j( y! Z8 _% U
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;4 H. @+ w& g Q T
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;8 j5 {( O9 P5 n
- double *pa,*pb,*pc;
- 6 W7 w4 O* p) f. d
- luMessage pMessage;
- * d: x% F5 M* S
- wchar_t wchNum[32];& M g9 W$ j% p$ k
- char chNum[32];
- ! Z. B1 p) v$ }/ K' Y& J' w9 Z
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;! i% f9 U. F G! L1 o$ N
- switch(theOperator)
- : t, F+ h( B+ z, u7 E1 C: l
- {
- & \: D) L8 p0 a! O6 Y/ |
- case 2: //重载运算符*9 v% l; G4 t* e7 l! P. w\\" O
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 4 P. q4 s5 N\\" b
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 5 f: i1 ^* [1 j4 S
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵$ d* z! u# ~/ g
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配
- 6 e, k7 i8 Q! w2 n# s8 S\\" W
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵: ?; f\\" J O+ n( }* F
- if(!pMatrix3) break;
- * ]2 X# G7 x9 a' \0 A; P
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- ( @1 b% l/ ~' A
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- - S% u) W. v1 K ]7 s
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘6 z2 W+ T( g, W! v% [: `7 {; B
- {
- & ^: i\\" F+ r, ?1 X2 T1 q# W5 Y$ O8 b
- for(j=0; j<k; j++)
- ! ]\\" W5 T4 |5 h( p
- {3 h/ L. c8 M/ l9 k2 S/ `# |6 R; u
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;) y; q2 B3 f5 s' N8 `
- for (v=0; v<n; v++)& w8 |\\" ~* w0 y/ J# U9 Z& \
- {
- ; e H$ R' ~$ E8 Y& d( o+ Q
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- * ?5 ]) y' T8 Y ]
- }
- % |- v\\" R* I G2 B, d
- }2 k1 m2 |# w! z% u3 k\\" H
- }3 m' b6 u2 F, K$ Q* G
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- 5 F: J: B ^. V3 R# D- i\\" _/ x1 T
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;4 B7 C9 r& A2 f1 G& L3 \$ ]
- break;
- / n5 }! Q) X5 y: R9 r1 ]- J
- case 25: //重载运算符.*
- , q\\" F% L9 |, S
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- & a( D3 `+ N/ E# R
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);8 U9 t. _. ?# H2 o
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- / x4 j- Q' C- p8 o
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同' B; ~# Q8 I7 j
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵/ x\\" {+ ?* C! }: e g
- if(!pMatrix3) break;+ g) L1 G2 @/ B: k# z, [
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘
- ! K3 K1 Y5 ? P' D% [( g
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- : ~6 y; d2 L& V2 J+ Q8 N
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- / r3 y5 g$ H4 h& ~ C8 ?. Z) m
- break;. q1 z5 k f2 e# O
- case 46: //重载函数new6 A- c) F\\" i, T- R) ~* n& M. r: O
- if(mm<2) break;% p( W& i. l: B' O2 H
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;
- 3 v( z0 B2 Y$ h9 ^% V+ W+ L! N
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵
- ' z1 k7 n9 k0 B! e6 I8 V. i
- if(!pMatrix3) break;! [$ v! ^9 A8 R8 F1 g
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- }, N+ x: }: E: M\\" {0 j
- {9 a\\" E1 k+ E6 y
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;9 F: D1 i- _, A) v
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数- K: ~( Q3 p7 m B6 B8 W# N
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);6 g( U* N1 U4 L; i- P0 |$ i
- }
- 0 c U9 L! T\\" v+ N# x
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象. z( Q: \\\" i4 D' b7 D U
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- 5 g0 M8 c. P* c4 Z8 _2 A& \
- break;! Q) U7 T( x$ p6 c
- case 49: //重载函数o
- 4 l5 a) d: U$ q
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);
- , ?5 `$ V+ L9 r
- if(!pMessage) break;
- $ ]: X\\" l) r: X3 X; m o. f4 O
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);! {* E n% V/ b$ i+ h
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵2 K5 T+ s% g( s% I g: ^3 Y6 |* }$ {
- pa=pMatrix1->Array;- F: q* a: l# m4 s2 K\\" J% Z
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;
- $ y5 f; z2 u$ S
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵
- % A; L' m0 T+ y C6 o. p+ v1 i
- {
- - @; F$ u' ]% C8 ~+ E- z: O0 _+ X
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;4 V ^+ y \. K0 }# `3 Z, `1 m% S( ?
- for(j=0; j<n; j++)9 S, L( P* T8 g% a* C- L
- {9 a+ t3 ~: M3 Z4 A7 t% R
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
- ^9 O7 x1 v7 W. c5 b- Q3 v
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}
- 8 e: v4 k6 c* Q8 q
- wchNum[u]='\0';( S8 y/ M( R7 `2 d8 C: s v
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;3 P) B4 r' k( g
- }2 s1 t6 d* f7 F. w2 d# N
- }5 M$ L& M% t' w9 Q$ O
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- 9 v1 {. U- F4 k( K
- 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
- + J( e7 i3 d) K! ?, S7 z. y \
- break;
- 8 U% ?, j8 `9 E3 W3 h3 V* N
- default:
- 6 L! y- T0 I) Q( Y; V* N
- break;2 p, h& Y0 S# L' R0 {
- }) V; i+ T- _* i
- return a;2 q, T- ? E. D; S7 m+ y
- }
- % s8 _: x0 w! _% Z2 q. R c
- void main(void)
- 2 ~7 ?4 R+ c3 q3 A' n4 _8 |4 {1 _
- {+ V* ?& {) b6 u. S
- void *hFor; //表达式句柄
- ! X- n; J3 V2 s4 g: Z7 N7 z. x
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数
- 0 k e2 @; J3 ~
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针
- % E2 Q; k$ |! p. e3 ~
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置
- {+ [\\" x) K/ G+ g/ H
- int ErrCode; //错误代码
- ! e9 t2 q) |( i7 ^
- void *v;4 w\\" q& Q$ t& J
- 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) D: ^% U5 `+ C3 w
- //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! w; g2 t' Y\\" k; J7 I8 @3 l+ s
- LuData Val;
- 3 C4 C% X\\" u9 c# d7 ]& S$ s) T6 q
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu6 l# Q3 V4 e& w* O* F0 r( e
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型1 \( m9 p |3 n: _6 x$ \1 Z
- . O) R\\" `- v P' D2 u# { H q
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量' I9 A1 e# k+ S K7 R5 L+ m\\" H: G9 d/ B
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量0 R\\" z% t$ E1 A$ S4 R6 m6 @' R
- 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
- $ {4 R- E3 n0 ?6 k+ X\\" y2 U
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文5 X# K! [' V$ z$ r7 A' a
- 1 G& U, w: F8 n; f$ b! o
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式2 \ k. g$ v/ m* _' Y1 S
- if(ErrCode)& x: f% ~ V. f$ S! F/ r5 N
- {
- * x6 }5 k5 U8 q. w8 c
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- . @% r7 l+ T* g
- }
- - e' R7 ~. E+ M e( a
- else9 M7 ?% z% P' n3 I
- {\\" K( w' Q( d( k( {9 k5 N
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- : L8 a6 `- y. G! g
- }! a1 s6 N! s0 T7 e\\" G$ {, l
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用
- 9 I! `9 w0 \. N: K; [% C/ y) M
- FreeLu(); //释放Lu
- - q; D& \+ q1 P* p6 {% }, d, J
- }
习题:
6 s/ O0 T/ _1 j w$ x- o% |
+ B" W( u, Q6 O, Z' _+ u/ G. L2 @ (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。
8 b* N; ?/ C$ c
) r" o+ {; ?6 U# a% X (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)=' ^\" q) [, S7 D% K6 L7 [
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],8 f1 E- I$ C' h8 u% ~
- b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],
8 ]+ T/ v& y8 j3 e0 E# c& w - c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
: ?. B5 Q- P. n7 |7 f! g - t=clock(),* ?+ k) W& U S. |
- d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},, C6 x. X- N, C5 ^3 }
- 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.
' g. |, b9 r3 I$ z% U) G - 5. 4.
7 p5 V0 F7 }0 u - time=0.797 seconds.
\" ^. z8 {7 F6 L+ [+ H* M - 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];
$ g0 z\" V) c, V' l a0 M+ q - b=[2.,1.;1.,2.];
+ k8 a/ i! P' C3 N0 K$ U - c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];
8 |9 z; W8 t; g& k- a - tic,
$ f6 u7 D: Z* c5 v6 Y - d=a*b;6 y* r7 G0 C3 C' |1 o
- for i=1:1000000
1 X* Z- v( s' e; u) }3 H7 c: u2 d - d=d*c*b;4 |4 ~5 Y) _1 A4 n' ]
- end
0 s& U' v4 q1 N# Q3 b2 ]* i8 N1 T& R - d,- A+ ~\" c6 w( g
- toc
复制代码 结果:- d =( A ^5 L$ D6 D\" ~& K% u. z) {
- 4 5
$ U5 f\" f6 P2 @, \8 l) K, Q! j - 5 4
% h+ |% `1 J5 U R; T: ]8 D* l - 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。( }4 z& P1 \4 B% z) m4 J
1 m: Y' @# Q3 j" }3 U8 }
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
|