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发表于 2011-10-24 18:54
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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/ {- U8 k& f! L, V8 ]2 B
$ d: [) L7 K; z1 J1 a 基本要点:3 O) H2 A& N. k! q0 {/ G/ D
2 U3 C$ [8 v/ _+ l! P; g
(1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。5 O i' t# A4 i1 ?9 J( t
& `4 ?; s' H7 p2 q
(2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。& V6 ^6 _; d# O+ w
2 s9 t, C7 n: D. k
(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。
- ?2 ]7 x% x: U
3 w1 Q y0 S9 x& K' A1 j% u( e3 Q (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。
8 _/ d1 T2 ^9 H& F) ], z A; g. F/ D/ p, K3 }
(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>
- , t& i: V c3 j! B# [. S1 h' F
- #include <iostream>
- 2 ?% z6 C2 E6 _$ F
- #include <math.h>4 J' O) n ^# z# e+ ~
- #include "lu32.h"
- ( c0 a' O0 Y% L; W/ W% f6 R
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )- Z! a/ H* ~) Q6 r& ]3 C
- using namespace std;
- \\" U- z4 c2 X8 p1 {4 }, f
- //自定义矩阵
- ( r1 g/ s+ q7 @3 u* F; o
- class myMatrix6 @) q; T. s: ~3 ]/ I9 Y
- {
- ' H4 M0 G& E4 T0 B; a5 Z8 @, y) u\\" B
- public:
- - ?+ f/ E; |9 S' I. B# L$ M7 B3 T* h
- double *Array; //数据缓冲区
- 2 `: t6 C% a1 w
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度
- ) s7 J% t! L) w
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数6 S0 R+ ?4 b9 A$ h( G) ~
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}
- ' h' Q0 }4 b2 U! y0 h\\" h5 C
- ~myMatrix()
- ; m. c% k7 b2 J0 x$ ?7 ^. A% Q
- {
- 8 N% c L. f8 t5 n
- if(Array) delete[] Array;! o4 T- o h' ?9 x
- }
- ' w, E\\" @- @1 \) P/ h+ X
- };8 g9 e0 l\\" J4 n2 \( s7 O' E( {( O
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定
- , v2 c+ l7 C) U
- 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
- . F8 p* w' y) m
- {
- + Y4 Z m9 z/ \! \3 `& O
- wcout<<pch;' A\\" J) x- M) u @& L2 V: G; {
- }
- % u8 _7 a _/ P3 Z6 h/ k/ o\\" |
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象& H3 q& V\\" M8 c1 B% \
- {+ Z0 g9 w# ?\\" M
- delete (myMatrix *)me;
- ) x f7 Q9 G' M
- }3 C/ b- ?9 m7 n
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象' b$ N: A1 z$ I5 |- v( v0 M7 W4 S
- {
- ) o7 X8 U6 k% r\\" B% m9 l# {
- myMatrix *pMatrix;- M# Z! }\\" p2 m! I
- luVOID k;; N. K9 i8 O. r
- double *pa;
- 9 I3 U9 C1 B4 Z8 E# X
- char keyname[sizeof(luVOID)];3 k\\" T F, [5 \ L
- void *NowKey;
- # Q. v2 Q0 R; b# z% j/ c' L
- k=m*n;/ J0 F e5 X( y3 w8 A u5 j9 g
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象
- 6 ~4 n/ F4 D; G$ F- p$ L7 x7 |
- if(pMatrix)5 d( @9 w. d* ]; a; J
- {' p, l& ^; V3 v$ s+ i# p' l V
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小; o: C/ P. V2 _ {7 {% g: S
- {1 _; J6 M6 ~( p5 l4 ^% [' i* ?4 o7 `
- pa=new double[k];
- % l$ D6 s* e0 u: _' A3 {9 N) `
- if(!pa)6 e% V) C7 w0 @+ _1 y/ k
- {
- 8 w4 D0 w8 K5 t1 D! u/ V
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区
- $ M. u1 @( W- h* v9 i8 _
- return NULL;4 Y$ L7 O; G- C- h7 m$ G# d% M
- }
- 5 x( V. h1 W8 s3 z N8 w# S
- delete[] pMatrix->Array;
- \\" Q) a9 l2 u' G% a1 g
- pMatrix->Array=pa;
- \\" O4 C* o7 G. [\\" f0 r4 O
- }2 y, t$ H8 e9 Y2 K& ?. U6 e
- }% O5 Y5 j7 ~; U% D3 N
- else
- : K. m( A2 u) W5 U\\" `% ^0 ?, I; ]
- {5 W \5 A1 A6 g4 j6 ?5 J
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象, b2 |- ]( ]5 C\\" w
- if(!pMatrix) return NULL;
- . K( C% Q$ W; ?
- pMatrix->Array=new double[k];
- 2 m6 e/ [+ k1 ^' g6 m8 L
- if(!pMatrix->Array)
- 8 |& S/ W+ l. A! H
- {
- 6 ?8 ]\\" d; |4 |8 \# ~ Z
- delete pMatrix;% P1 ^: O& F; q+ b1 r
- return NULL;
- , M+ D: {3 l4 Z: F3 ~- V) h. H\\" s
- }
- % z0 q/ p1 t4 I
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu
- 8 a' Z. X% V* ?4 V- v
- {1 {$ M t) p- \
- delete pMatrix;& P0 m+ D) W, z
- return NULL;& q( z; L* X' x& E: I @
- }$ K$ _% V X1 V9 a, r+ c3 o) B
- }
- ! s2 S5 I# G5 |2 a% ~# r1 v
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- ! x9 }/ c2 h$ o5 z6 j+ A
- return pMatrix;
- # _9 h; C9 J( T: B
- }
- ( U; T, i% @8 f8 m _
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数3 O7 [5 o2 G0 D; a
- { B% h+ [0 r8 t! ?( u5 u1 a/ L
- LuData a;, D6 _0 ]+ L# ?/ _\\" {
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3; y* B- }( K0 a$ T5 d3 W5 k- @
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- 2 o1 H1 E7 {* ]9 ~1 D8 A! j1 Q
- double *pa,*pb,*pc;% l( h4 F- m# p2 p* P ^1 K
- luMessage pMessage;
- . e( Y- [, v1 c
- wchar_t wchNum[32];
- 6 L4 ~7 S3 v% P; x* Y7 c o
- char chNum[32];
- , D\\" F6 b% C+ B
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;
- . [1 \\\" I4 Z% p+ V4 Q\\" [
- switch(theOperator)3 ^6 S. C# n\\" {; y7 E% ~$ [! l
- {, {! o\\" d; ]! |' a# F
- case 2: //重载运算符*
- ' X |% f! @3 \0 [ @6 X
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- ' c0 O: |, h6 ~
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 8 y7 w& K\\" R1 V3 Y\\" R1 T0 @' J
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵; k5 s/ S1 i2 s% w, Z
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配
- + q* a- M% e! H: {5 N
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵1 ]/ w* z l: `. S
- if(!pMatrix3) break;
- . ~# c1 p9 I) G9 b# R
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- 9 U5 j& |: a. o\\" a, f
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- ) Y* y* R( t* G
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘
- ) F\\" q0 {' u# ?\\" V8 }
- {
- & O+ k& I, [/ c8 j* M5 i5 F8 N
- for(j=0; j<k; j++)) w( G/ W5 ]* D. o
- {
- 5 I9 B4 g/ f$ E
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;
- 8 C L: R- w3 Q9 F8 R\\" Y
- for (v=0; v<n; v++)
- . T, t6 k8 Y T7 u
- {
- 9 u, _) q) J4 R
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- 0 `3 r( g; c4 v3 R
- }
- % e0 t\\" c$ \3 \ h\\" q7 ]
- }
- % b& M6 K( E z, j, f8 U3 k
- }' A8 Y/ Y\\" v+ |\\" r0 ?# Y
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- # s9 H1 f4 n! X( {3 z
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- & J: p% u, M# Z4 l2 z* g) ]
- break;) t' @4 q) V2 r1 B2 p: Q3 P
- case 25: //重载运算符.*
- , [- \7 S1 N; b% S6 o7 Y# e- ?
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 5 H* G/ `- k8 o) X2 Q7 _
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);/ I/ O$ ~* w: U/ p( a: `
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵 \2 I: W& [8 \
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同& C% F: N0 y' v
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵, v/ U/ s4 [* C# g! M5 s* `5 Z8 |
- if(!pMatrix3) break;+ \* j2 u z) X# }( D9 u% H+ |
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘: V2 O' _\\" C O+ v( W6 x3 G: o: A
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- : K% ^' \5 n. r8 S\\" @4 m- h4 P\\" B
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- # `1 n% t2 m r6 A
- break;
- 2 {! V; W' t! S% r& G$ w6 r
- case 46: //重载函数new
- 4 e4 }5 t& K' F/ Q. U
- if(mm<2) break;: |) K. ~9 q$ r3 J5 l8 {
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;- b0 _# q d E3 a
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵
- / S1 a, G\\" p\\" o$ s1 R+ t# k
- if(!pMatrix3) break;
- - r5 w) `1 ]* C3 P0 ]\\" s; h9 c
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- ' t% b& S% B; g! G
- {; l1 m- z5 ]$ u) R1 v ~
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;
- ( L1 n4 i) _$ z
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数
- % D9 A. u7 h; ]* p+ l
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);6 k8 N3 f9 _ _\\" X6 ?! H: B
- }
- - `$ Q0 ~% v H# d. k- b& @! K A
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- 7 v) F7 z+ s' r4 P, l
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;, I' c2 \& |( S: _6 b+ J
- break;
- # r! Q6 F/ |) A- ]$ `$ s
- case 49: //重载函数o J- h: z0 A3 \2 S u% f
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);! k$ J4 x* w; v0 W+ [+ J4 z
- if(!pMessage) break;
- ' E9 C! O1 d3 Y
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);% c9 A$ {7 w. A' p- C
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- \\" H. b' w+ \! L- _& d3 U
- pa=pMatrix1->Array;
- / D- |; q6 ]( l2 X0 n# t: c6 s
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;
- # x; J- E5 T2 z- O- G) `! Q, Z
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵
- \\" ?# N1 T' M E9 b1 U1 O7 J) X
- {( Y/ m. J$ a& y/ _! M
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;6 v, S: Z& M Q: X3 q
- for(j=0; j<n; j++)\\" V' N+ F. x8 M7 m+ T3 J
- {
- $ y3 _2 s, D3 `8 U
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
- 5 x2 ?% E6 ^! s) {' t; \* f9 \\\" U
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}! u |6 I+ p f3 U
- wchNum[u]='\0';
- 4 i+ k8 n. a7 Z) E6 q4 u
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;, s# b/ m. y0 j
- }
- , Z% q& M5 ]9 j+ H) d% l6 S
- }9 Q\\" N5 p' `' p/ I+ \* a% x
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- 3 I9 ], i7 |3 l+ N
- 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
- - B- W. _5 p# T4 J. a/ \
- break;3 u, A, `9 `) y, `3 X! _+ A4 D
- default:/ t6 q, H4 w2 I3 A
- break;
- ) g) q: W) a$ z8 s
- }. F5 u/ r% V6 M) B
- return a;
- 0 [$ \7 X4 U$ }
- }
- , b! v7 l- h% I1 E: M* R2 M' Y\\" A
- void main(void)
- & K) b5 n8 l, ]5 U
- {
- 2 i! F& N. R7 o
- void *hFor; //表达式句柄4 ?2 _2 P- l6 ^, G
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数
- 1 F0 W9 N5 V/ L/ d. l7 o7 t/ R
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针
- 7 |# C' b) _, C1 G8 N2 G9 o\\" ~
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置\\" z( t4 C8 M3 E, H/ A. ^1 i
- int ErrCode; //错误代码
- 9 M+ Z: m2 r; D# H0 K
- void *v;. m! p3 ?4 D7 X& r, i& ~
- 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 e7 F4 E# G/ H: 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, q I6 C' M( E$ j5 j* S6 o( ~$ v' u
- LuData Val;6 O6 E& {# y1 o
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu
- 4 r$ f! b. k6 R2 z9 h. g$ z
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型1 s6 h5 ^# ?' n8 t- t& A2 d* r4 x
- $ a! ~$ w3 N& i4 Q: w5 X0 b8 d
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量
- ' _! c6 W8 X I
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量
- 3 ?1 k\\" p0 N; l% n
- 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# |& q: O8 Q# t
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文+ R+ Q; M2 Y3 f. t
-
- . ?; C: y/ W- E& }\\" p( C
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- 3 q, P N* `, s4 v* D! o7 t3 d& N; h# E
- if(ErrCode)0 X\\" n+ d. b% K+ B. d' ^
- {) P/ b, i3 D- n4 o1 A' X
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- - n9 R: }% W1 e! k' U. v5 |( g
- }4 \5 k\\" {9 p4 P0 _' k) s) u
- else
- / x0 V+ j& \+ J* r \7 x, X
- {
- $ R5 J1 p2 s4 G$ w5 n: n
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- ( u3 D5 m1 j, T, |0 H* T1 U
- }' Z+ o/ J. \, k* x& h+ c! h8 E/ v
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用' ? }4 z7 Q1 h G
- FreeLu(); //释放Lu\\" _; }6 W, d% h5 E: K i
- }
习题:! A: X. F+ t" V" Y: z
) Q% K- E! K$ Z6 x
(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。 , M! u, {4 ^, e! P+ [# ]
/ L/ H4 [% r5 i L; k8 F4 y
(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)=/ ?* a9 B! K+ \* f
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],
) i, ]7 ?( U\" X/ M - b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],& I% y: j, M5 k; |
- c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],\" O0 u1 E. ?% g7 ^# H, C7 t8 I
- t=clock(),% S7 W+ G U) v/ J7 s, p
- d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
; h2 ^) Y: E' h* N' ~' Y - 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.* B m# n1 \3 a- u( ~
- 5. 4.% x3 C& Y: _: ?2 i- b+ ~. Q: _
- time=0.797 seconds.2 G, `! u0 q4 {3 u) S6 K1 f$ x
- 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];! r! H+ `! \2 C ?
- b=[2.,1.;1.,2.];- E+ v) W! G7 A w& e
- c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];5 D0 ]* {/ E+ ] f
- tic,% a* X% ^$ c$ S& q\" y
- d=a*b;
2 W2 _0 H- Q, R. H- A% e& d - for i=1:1000000
. I9 c' M: N' a! w - d=d*c*b;4 M K7 n' a C$ S* g9 v
- end
* m3 t, k5 x( @& H; c - d,8 l! B4 e$ r* ?; C/ ], ]; R
- toc
复制代码 结果:- d =
1 a' B# \, a, D - 4 5
1 G1 [- x+ B& l- I - 5 4
2 z2 z\" ^. r3 b - 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。
$ Q w! g5 ]4 m6 V9 C" ]; @/ T' N6 s( ?/ o1 j
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
|