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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)。, Z; p1 C& {% N( h$ x; S
# m& K5 u! n2 L# g Y0 U0 K
基本要点:
9 X: t3 h; W. S u! x8 [" d# l
* s% }3 R% q. P' k' e# s (1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。
! [; `% D6 r$ T1 ^2 q% @) I
: ? V v& L) T+ k2 J (2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。3 S4 e# O, ^# U& _0 l$ {
( }' I8 G' p7 ?& d8 z
(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。* S0 ?& U3 g# Y" R3 v: q
# y0 I) Q; ^# f# v7 X6 m& K! z/ z (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。4 j8 \% B# g* B5 [
5 K2 ~/ r, j 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>5 I! q: g7 V F4 k8 M) c
- #include <iostream>, F7 O. u* t& W6 X- E3 w R
- #include <math.h>) Q% \9 j+ o! r+ d0 E4 M) x/ S
- #include "lu32.h"
- 5 g$ X+ f) b8 o4 q* U& }
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )( J0 z4 T0 y- N3 m9 I' I& R! h
- using namespace std;2 i3 d% U$ v; X9 Q
- //自定义矩阵3 S3 d5 X. r# n) ^
- class myMatrix* R1 r. {\\" Z9 H0 N4 U3 R+ Z. n2 [1 M
- {
- 7 i ~- a$ C u3 X1 S; L0 t
- public:6 p0 W! ?- [. O; a) D& o) j
- double *Array; //数据缓冲区
- , o# w% w7 V) e: p6 K4 | W( G
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度
- 0 g, H5 x) l. T+ @6 p5 o, q. t
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数
- 9 c ?- w5 d, c$ g
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}
- , k) _2 F& `# l+ J
- ~myMatrix()\\" S* b7 m, _7 m. S* @7 K* y\\" ~+ E
- {
- 5 z3 P3 Q3 O8 M. x& Q) _* L
- if(Array) delete[] Array;
- - S6 y/ e, @2 l
- }( d/ j6 ^/ g) ]- X
- };
- 0 f8 ?# @' ]0 j J- I4 @# }4 O) {, W
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定' J- Z( |' {- N! A8 e3 P9 g5 |\\" B
- 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 \\" B\\" S8 \& R$ J7 y: O l
- {4 g) }$ a6 W) I8 j
- wcout<<pch;
- 3 H7 I) L2 @& |8 m$ H$ N8 Q- ] _, U2 o
- }, H r9 H2 E# ?; c! t0 R1 T# m
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象8 N; Z6 x; L! c3 w: B7 i3 O% D6 b
- {0 a8 q! I\\" Y! Q% n2 q/ Y
- delete (myMatrix *)me;4 V( y% I P$ o: s3 T; |5 k
- }
- : O* c) q! u( ]
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象
- 2 I8 r( M3 d2 q$ p
- {
- ( d7 P/ t$ L6 u( V: w0 \* P
- myMatrix *pMatrix; {- u* {: Q$ Y. U3 g# [5 |- a/ U
- luVOID k;/ O/ L, N7 A7 L5 J. W8 a
- double *pa;0 P* G9 S- A( _9 p
- char keyname[sizeof(luVOID)];) u k0 g# O\\" E' i\\" ^
- void *NowKey;
- 1 y& B g/ }/ @
- k=m*n;' Z- s. j; O3 ^- ?
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象
- * p, h0 U9 m2 [2 x
- if(pMatrix)7 X$ F5 V% W d- s8 g4 |
- {
- - }$ ~% B& j. x7 c K: W
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- ! ^/ u5 H# [; u+ j- `/ F1 P9 L+ }2 ?
- {' W2 E6 P+ ~8 o$ E; Z; Y
- pa=new double[k];- M% G, L! }# I9 u; z. a; v
- if(!pa)5 n4 T! t5 p4 R. V* x4 G+ y6 S
- {9 ?$ ] U. s) |- [% c' h! r2 y
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区' Y! A: G. R0 }. X\\" u0 X+ p [
- return NULL;, e, }: s5 U; i# t, j2 e* W
- }2 `9 q* o6 }. K4 ^: A
- delete[] pMatrix->Array;
- 9 }5 a1 B. r/ h+ U3 [
- pMatrix->Array=pa;
- 9 B& |2 B. m5 a\\" q. j# ~
- }0 [0 _- ~, t( R$ p\\" w
- } J) g' {* X8 w7 Z6 H! U0 r |
- else
- 9 p0 K' I+ a H9 ~, t$ c
- {
- $ }/ R2 [% }9 u
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- 4 q& @2 d1 }9 s$ _\\" s# W\\" @
- if(!pMatrix) return NULL;
- 8 r% e1 p% Z9 v: v
- pMatrix->Array=new double[k];! f+ H' } s# c6 V% J) d% [
- if(!pMatrix->Array)
- & c0 Y- H0 [% z3 b
- {
- * |# l6 {$ L* p. e+ |0 E' E, ?5 Y
- delete pMatrix;
- 6 q8 j- n4 V6 D+ e5 g7 ~1 ?9 w
- return NULL;
- / i6 M& x( T4 o4 E0 b
- }+ C3 J3 ] J- h5 f$ R* ~
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu$ Z$ [\\" g3 v$ Y) T! {$ m
- {
- & {7 W. o/ [! r( u\\" [
- delete pMatrix;
- ' L2 T# J/ F, A& \, @1 _
- return NULL;
- 0 O' n! o: e0 \
- }
- $ p8 H6 ~1 g- z7 f, \0 X
- }5 Z, A( x5 J8 R1 @ g+ w; M# }
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;1 J) b5 n5 |- ?
- return pMatrix;
- 4 z\\" h' R- w5 i; w* r- P6 x9 R, K; P
- }. h/ f! r$ D8 \2 g5 i1 z: E
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数
- 4 D( [ D6 q; j\\" _9 L: T8 J' O6 k
- {$ U% c# G. d\\" _
- LuData a;) V, y# P( ? M. i2 `5 I
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;
- , h5 t: n7 d. W5 t& T8 c, }
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- / _( M# c1 @, c9 x- s: E
- double *pa,*pb,*pc;
- k% S4 a3 B\\" F5 ^3 [+ d3 e# |
- luMessage pMessage;, }8 F0 X6 [7 Z9 d, }& ~6 ]! a
- wchar_t wchNum[32];% A1 M' ^0 E: f9 p
- char chNum[32];4 @3 i0 l- Y0 Z. q# Q, U4 J
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;
- # t, E3 d: P6 v _) S% \; P) z
- switch(theOperator)
- 7 U2 u/ r ]7 P# R\\" d
- {9 y/ D2 I1 }; A7 L; Q( }$ _
- case 2: //重载运算符*$ Y; m5 k8 m2 l
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);; u- ^) `, q\\" y: a/ N, B
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix); R# R2 @$ s6 i# g; ?; [' j
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵1 M\\" S' M* L$ y: f) J# E- O
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配$ w: P8 F3 B: f1 w\\" i
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵
- 0 B/ f$ k w% H! b
- if(!pMatrix3) break;
- 9 q, h+ ^\\" x; b5 d6 l0 R
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;: N: o$ l! U1 U$ R5 l\\" h
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];2 h7 F! y ^3 W6 u) X& E
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘) _\\" \8 d6 T1 P4 z Q
- {- z! Y! t V0 \+ u
- for(j=0; j<k; j++)/ O2 H) \' w6 S3 ^% M- u' d) a9 g
- {\\" N( I* F0 G* j# y. ?
- u=i*k+j; pc[u]=0.0; S6 C9 F* _! ]6 L# q9 v\\" q
- for (v=0; v<n; v++)
- & n+ V2 T+ g# w: j% o4 G$ N
- {
- & F' I$ u1 ^7 \& Q
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];7 R8 C+ x\\" N3 f& U6 C
- }' P. C; M) s S9 h6 l, c3 R
- }
- * r2 B% o% m9 ]; e5 o/ X$ |* M( b
- }
- % v4 X; g4 E& G8 q( T6 J1 }
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象) k/ _2 _, {8 g1 D4 ]# U( m
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- 5 @/ S\\" \0 }/ Q\\" d' h |& V( E! y
- break;# U\\" ]* x |. Z( w
- case 25: //重载运算符.*
- . v4 }2 Q3 O. J4 Z) j [
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);\\" w0 b+ m; f- @0 i. f3 |
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- ! P3 Z: q7 D h
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵1 ~# p9 _\\" Z1 X o; _; V
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同. Y+ Z\\" [\\" M: y8 F: y* t( B! `
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵
- ; h) g7 a' ]1 I
- if(!pMatrix3) break;& T1 y& |6 g4 j. n1 V# A( l: ?
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘 A2 R4 h6 X; G9 n+ [ i
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- 3 Q! C$ J8 ^8 d+ k\\" X
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;* c0 l. I) ?2 S/ z7 G: ?
- break;
- ; S$ }; Z( B1 O8 [
- case 46: //重载函数new
- $ a+ U8 v2 C h1 x, H# w3 [7 C# g
- if(mm<2) break;9 J& N% K% U# Q6 [- Q5 B) m& I9 m
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;! T/ R% W% h- `3 Q2 z; r
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵/ R8 I- [3 O! F# r( V% l! r/ F
- if(!pMatrix3) break;
- ( |6 X4 ]' B c* y! X5 b
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值( o9 G2 h\\" ?' d9 _' v
- {\\" B6 w9 Q2 c4 i% x6 ]: M
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;
- ! ~- [: x# I2 Q7 D
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数
- & x* t( A. w! `6 b
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);
- ) ~( K# m! \5 l1 z h: ]8 V% c8 |
- }& z7 s, ~' ~$ D; f) o! `$ G
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象, C; c1 C% F* J1 Q* n, r
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- $ Z\\" A3 K8 l1 E K
- break;6 p% u/ i' u$ J' \7 M
- case 49: //重载函数o5 ?2 A, {! T% l. j/ T/ ?6 I: z: \
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User); I\\" U( w& e: M6 G\\" E) h
- if(!pMessage) break;9 a, d% A+ ]\\" X- b
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);: f2 t& [; O7 L2 o1 U8 e
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵# {% x- b4 `! Z# W
- pa=pMatrix1->Array;9 t- Z4 X2 w- |
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;. n; D, C* |2 C! Q. h5 b$ g( \, a
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵7 E1 Y6 ]/ ~* t% l$ s
- {
- \\" ^; ~( n6 S- l; R @
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;! m& ]/ j1 x& _0 y9 _, W. K
- for(j=0; j<n; j++)2 }; \9 l% x\\" U% F
- {
- # V+ m/ D5 w- e. b) T
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
- Z: K/ E5 s6 V9 S
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}4 X9 `5 u( s5 D
- wchNum[u]='\0';
- * [! N, v0 w! } Q4 Y! ^
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;6 [6 e! ]5 {# |# X- L* k% l
- }; G7 W9 K+ ?' P
- }* b3 z: F$ Y' w4 L
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- + B* ^) V. c5 ~; T, p
- 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. v6 N$ Q& p5 T. V/ s
- break;4 @1 N% C) i# q7 x
- default:3 D\\" j. y! h3 o' ]. w0 t! q( _. a$ O
- break;$ O0 s+ F. a% m
- }
- , M6 W' X+ c+ a\\" J- ~4 ^- {0 g# h
- return a;\\" b; ]* `\\" H; d& U
- }; d) B- h0 P* Z' R8 ]$ W5 g3 ]/ M
- void main(void). ]! L7 g) h4 i x! V
- {
- 9 V\\" O- j$ _! S3 V: C, U
- void *hFor; //表达式句柄
- 7 p! l0 i3 J7 s
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数; m4 A- G* C9 X5 r
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针. E/ W4 A5 \& h) |) i
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置
- c& ^7 [: R0 A1 K
- int ErrCode; //错误代码
- ' f# L. ^' ?6 _; o S' p% f
- void *v;, V$ y6 _9 n& w2 o% A. W5 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
- # @8 x/ U, Y1 E u4 Y$ h- d9 Q* 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, K' X6 T# r _3 G\\" \+ o9 ~
- LuData Val; v! r) m n0 F\\" Y4 @* F
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu
- 3 l; Y0 D0 t/ J, j
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型0 U$ y6 p\\" g% v\\" U5 P
- 2 q; ]1 M a; M/ d, O3 K
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量- Q5 f/ H: D- [& w
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量
- ' I3 D+ z$ r$ Q Q9 G
- 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
- 0 v( ]) \# E8 b, V$ C' |( g1 P4 _
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文0 c' C+ ^1 G i\\" C
-
- , |) T1 D+ c$ M4 S5 Q3 S1 @
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式; K\\" k$ e2 {6 h# H
- if(ErrCode)9 \% x$ f, b* g; e2 {1 q, {
- {; @8 b0 u: B/ E4 W# }) d
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;( i0 ?5 p2 `- t9 Z# y; L
- }
- 0 \8 O1 e/ f/ C$ L. \% [
- else
- , X. s6 i# L* [/ Q( i+ X* ?% T9 `& b
- {
- . ~& G! {% L6 F, U* |0 Q$ b
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值+ u0 q e\\" U( C
- }) r; q G, k5 U3 |3 {
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用0 h) p$ p; y7 X f1 Q% D
- FreeLu(); //释放Lu
- ! z, m; Q* Y. @7 |% w7 z4 Y
- }
习题:6 H0 Y: ~6 ^( B% d$ F, A2 K( y7 a
( G# r1 Z& s2 A% ` d (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。
" r K- Q: ^/ u- `& I- [0 _* C a p
(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)=9 o+ M) a5 d! [
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],
6 R: @: m) f4 m$ i) n! X% c- H; C - b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],
% q+ p3 G# R' g! c7 T t - c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
2 l4 _! z7 f3 u3 y* M. ^ - t=clock(),( b; I. t) @/ d% [1 c; ~+ M! w
- d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},/ g* O& u5 L) ?\" G5 o
- 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.) a9 q- _2 h/ z* x# H
- 5. 4.
: q, n- l2 i3 ~4 Q- {) G* N9 X - time=0.797 seconds.' O/ n' Y3 ~* I/ Q5 ^7 d3 \
- 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];8 S4 M5 s\" ]6 H
- b=[2.,1.;1.,2.];
2 X9 O; }, o' t5 }3 _3 ?5 | - c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];
: X4 c, {. q2 _/ O) |6 l, s - tic,
5 t3 G2 A: Z$ p8 f# G - d=a*b;6 h9 b+ j4 H8 p; O* w
- for i=1:10000005 S# e$ W! V, r% R
- d=d*c*b;
; T9 Q) L5 F9 J1 r5 c - end
+ `\" a\" z( d+ {+ L- |9 g0 R2 n - d,6 Z( q3 D& F/ a- q+ x `
- toc
复制代码 结果:- d =. U) @* ?' U- X3 s3 i7 S
- 4 5- p; B5 O0 j6 X9 G7 _ S
- 5 4/ y\" J; g\" r: d: x% j5 h
- 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。
/ [* k- c6 o. {9 x- `
: b$ R( R0 I7 s! [- a 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
|