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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)。
9 A* U2 ?/ S9 W5 ]1 Y. N+ `: U; c/ N5 _$ Z8 s( d
基本要点:
/ r2 |4 O* C9 {' P0 B4 H7 f
2 P: z* S. ?* L; C- {+ X7 _ (1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。/ h' J \: N6 o2 {, U0 p
- m1 b% x6 D( \9 ?5 \ (2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
' C; T& z1 r1 {
`. o, n) F1 a) M1 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。
3 L3 O* J1 z5 y
' O, p. g4 N/ e) z6 ? (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。2 X/ |8 Z" S* J+ J! T9 N! e
9 Q: x5 a( h6 {% O F6 l6 _- u (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 E' D+ b9 b7 K( k2 J# m$ N\\" _+ g
- #include <iostream>
- ' l. ?+ ~! n! u, u, @
- #include <math.h>6 U, U! Q) X5 B6 Q7 p2 C8 Q8 K7 R
- #include "lu32.h"8 Q/ }3 V\\" \0 D* i3 ^- V2 O% M$ y
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- $ v; T- ?# U+ j+ m. T) K1 _& R3 y( {
- using namespace std;
- + ?) F& G4 _- w, O/ N1 ^6 ~6 L' y# O
- //自定义矩阵
- V\\" _+ T$ I2 X' t: H! ?
- class myMatrix
- \\" N- }! u$ v* n% \
- {2 O7 v( `7 Z; G# k6 }: m, `9 W
- public:' w7 g5 W4 @9 j% O; t
- double *Array; //数据缓冲区
- 9 r3 p! X# A& i; g' M9 s
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度
- ( b1 L8 P F3 M. W
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数4 i3 u- W8 n5 L4 D; i& X
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}# X4 q) m; J4 v+ \
- ~myMatrix()! t& o\\" |7 u0 R8 r) E
- {# s: N3 W5 N+ M' e
- if(Array) delete[] Array;5 Q3 K' @\\" ]; q, C# E; [
- }. Q8 @3 \( s5 B7 d/ Y
- }; o# y, e. ~: G4 f5 @9 ~
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定
- , P) \6 r9 H. [* c0 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
- \\" ~0 R/ W y\\" g2 u: ]3 ~+ }- z
- {+ p8 q- M' |' U- Q
- wcout<<pch;
- 4 c0 B! r- G) r5 O1 q
- }. W6 {3 |) `2 R* y1 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
- 4 {' E( t4 y0 c( ^: @2 q: s1 D
- {
- 4 N% L/ q, y; v ^9 F
- delete (myMatrix *)me;
- 4 W& }' Z3 q0 @2 d1 ]0 {( q
- }
- 2 V5 a7 I& ?' m* x) c0 O1 ^
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象
- / y. C$ T) \# c& S$ d$ L
- {
- - d5 ]0 K9 p9 |; W- j5 [
- myMatrix *pMatrix;
- : G5 }3 p3 Y8 a
- luVOID k;0 @& C2 m0 d4 J) f3 E$ A
- double *pa;+ }4 _. A, n5 z; U
- char keyname[sizeof(luVOID)];2 V, [* [; l! [\\" ?* M2 v
- void *NowKey;
- ' Y1 A4 x+ D+ q# Z2 N/ B6 @
- k=m*n;. c6 B) n2 |7 B! U' j- P
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象8 E9 U- Y+ ^% D. ^
- if(pMatrix)
- % T% w3 D2 r% k8 `, ] D\\" P4 }
- {
- / G# g+ Z+ a @3 _1 o8 j, ~
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小; o- y, `7 _- c! Q7 L! D% q
- {
- 4 \9 W7 C. G/ w7 [# C$ Q, T+ O% }
- pa=new double[k];
- : k& S/ z A+ G$ k! N1 k
- if(!pa)
- 2 G& s! S5 u% t; ]( R; T* a
- {6 O3 N; i$ b: L$ q
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区4 ^+ M# P) o$ O! f
- return NULL;2 B' b\\" j7 b- }4 m. x7 Y
- }, N* _( H+ d2 ^ @4 L
- delete[] pMatrix->Array;
- 3 u1 g\\" A: P$ ]
- pMatrix->Array=pa;9 t: b\\" u' e+ U
- }8 ~& z* B; X0 `\\" L4 g' m
- }
- 4 @, a$ Z& M5 H8 h, k& U
- else0 t\\" y# B/ x( e: K6 w+ d4 M, L
- {$ s7 u: @6 z! s' B3 ?. p. P
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- 0 p+ a0 p2 f, V# G3 S& ?) ^
- if(!pMatrix) return NULL;: o\\" U\\" ^/ s. B
- pMatrix->Array=new double[k];
- 8 z5 x! M1 E! A0 T& T
- if(!pMatrix->Array)+ z) d5 u5 l\\" R
- {
- 8 p& u I' T* O- k1 l
- delete pMatrix;
- 9 ~9 Y2 {6 N1 |( T
- return NULL;5 X* W$ d) f Z% E! I. T+ J
- }
- ) ]4 D) K9 L4 v) {7 A
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu# {, {7 t( e! v- `1 ^0 @
- {# f& v$ K: S/ S+ @3 Q
- delete pMatrix;
- 6 S. _5 c9 N7 B$ Q: m( B; p6 Q
- return NULL;. ~\\" f% s1 W$ ?
- }
- - I7 P! @' _ a; J& Z
- }4 \& q& h p% U T; L
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- ; J' v }2 z3 q
- return pMatrix;7 F: t- P0 Z- G
- }\\" B; _0 |. }8 f9 _ ]' c5 O% H
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数4 _8 F% Q* J+ }; T3 V: ?
- {3 O4 {3 |! l: E2 z% b D0 A6 H+ I
- LuData a;
- O R- p7 X. s! a
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;
- ! d7 }3 M0 l& K8 z
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;9 t3 i/ o+ [5 u, `\\" Z2 b+ b
- double *pa,*pb,*pc;7 z* F0 @\\" C$ b+ a
- luMessage pMessage;
- : K1 g$ }2 `' h0 |3 x$ k
- wchar_t wchNum[32];9 o8 r: o4 f\\" m9 O
- char chNum[32];
- ( q) k: n0 R+ x) K6 }% ^# D
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;4 d1 e/ Z$ ^) T; _! f+ {: X- C
- switch(theOperator)
- f8 P, s( k6 Y
- {3 A5 b5 V) z/ @! I
- case 2: //重载运算符*/ b1 h) `0 r) u! f! X) ^% r8 w8 ?
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);$ t6 l5 n) \' f, c0 l
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- ; } i1 @ R5 y
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵, y, y6 W( M- P
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配
- \\" {; v! c! J. v
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵\\" i5 h8 c8 V r; B& ?
- if(!pMatrix3) break;1 H5 E3 ?) B, N$ T* p2 j
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- 7 z. F% ~# D5 B' v$ o- A
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];2 R; W3 s2 q6 G! E
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘
- ' g$ G* I1 `4 q
- {+ z: c L( B8 i- d2 ~
- for(j=0; j<k; j++)# I/ h4 L\\" a+ f) O8 I @
- {! ~. ?' ^; e* ?# M# |! ]
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;) ~% S1 J2 {! B8 t9 S4 A, l
- for (v=0; v<n; v++)) P q8 S# A' ^7 x- S7 p$ G- k\\" F% E
- {
- ( }# `4 H' _- |6 G8 Z
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- Z) E( c5 H) F/ K
- }\\" F6 U0 g% [: Y/ J, A7 J- T7 p& ^3 g8 h
- }+ [/ D) c+ Z# ]4 ~
- }
- / o1 B$ W0 G7 P, ]/ Z/ G3 V
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- % J+ y1 L$ ` g$ |7 N7 a
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;! h @ X' \' R8 h3 q; ~ a
- break;
- 6 ^; {* ]; R/ }3 Q1 D( I! V6 ^. S& t% {
- case 25: //重载运算符.*4 l2 [% K, v3 W# p& R7 h
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);\\" Q4 Q0 z3 O4 r1 c: |
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 5 @6 z. L2 z' u0 |- _
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- ?. ^: i4 j5 @' t3 u3 w @
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同
- + _9 G% A+ d8 [9 j* J, Z( z6 j- M$ m
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵! Q' |# g6 `; t) J$ R8 m
- if(!pMatrix3) break;' b5 `: X, h% {\\" Y* u& q$ c! r
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘
- * {' d3 g& g D( _ @2 J
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象) d2 N( _. E6 X6 N2 T
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- + D/ L# i8 N9 c2 E# Y2 d
- break;$ o1 O0 y p6 r! C# j
- case 46: //重载函数new, X& C% a \1 f1 G( {7 _
- if(mm<2) break;% I: t1 ^6 t5 N; y/ T y
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;6 i L. o. o6 L& @) d
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵6 Z/ l, D4 K% g1 {6 n
- if(!pMatrix3) break;
- & Z& ~6 V9 d# k9 C: o
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值* [9 {; {8 N! T- n4 T$ k8 i
- {
- 8 N1 l1 B1 d! ^0 @+ K s
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;
- 0 l6 H. ?1 w: x C! {% A2 `5 k; W
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数9 s; \* Y q8 c8 C4 W2 o8 i2 K9 Z
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);
- - h2 Z\\" L( H3 Z; e) v7 c3 E
- }- n' X Y' O: \* _ d' A8 J
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- 3 U6 o9 N8 R4 F$ B. Z\\" [! {6 O
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3; F# e# ^- B\\" Z) g* b
- break;
- + ^+ y0 @4 q8 Z3 P9 Q# l
- case 49: //重载函数o: O& I: j4 R4 l* t* t% y
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);, r, M% a6 {( q
- if(!pMessage) break;
- + j4 h# r% `+ L% l! C' J$ l! I
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);. V c9 j; l2 }3 @. }3 }* Q
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- ! x; |& j# N A+ ~$ M6 g
- pa=pMatrix1->Array;
- ; k7 w7 C r! i( o# M
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;
- 1 B4 ` \' i% E* O
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵
- 9 p\\" n7 Q/ \4 h% _
- {& \5 ~; g/ o% R! C3 W
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- 8 n0 H- V( z- y4 A. I% Z
- for(j=0; j<n; j++)# t A& ]1 X, g% ^6 R
- {
- 5 j+ S+ R( [9 ^( {
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);/ v! C2 ~4 i/ B z+ {
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}+ w$ m# v; Y4 P+ z( h$ e$ v
- wchNum[u]='\0';
- : e# W$ Q! M7 H0 u- H\\" r8 ]
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;
- % O* f3 t6 ]) Y) e/ a l
- }
- / Q' G' j; I1 p6 u& }, k- {
- }& P7 r! c4 V1 ^
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- 5 x$ u! @& k7 Y2 S. F6 c( M# E2 w
- 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, l, r\\" [# d5 D9 S
- break;
- . a% c& z$ a1 `0 ~* n' R9 @- F
- default:% @7 k: Y8 ~. r: j% {( D7 g, P3 m
- break;
- ) t0 Q$ x8 C; J% j0 o0 h
- }
- / Q& N3 x5 |) S; m% `$ k- K
- return a;
- 3 F/ o' U8 ]2 B' J\\" j
- }
- \\" a# @, G! X1 C: _0 a. x8 ]
- void main(void)
- / f- a- G. ~* i( R% u
- {
- 0 Y; I- I. ^4 L R
- void *hFor; //表达式句柄
- 4 j2 W5 F# n Y0 K d
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数: f( z3 |6 @% B4 j7 A& P3 [( n
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针0 [$ O- D4 l* a
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置\\" i9 F& r; j9 U- a, Y\\" J
- int ErrCode; //错误代码
- 4 p& u8 h; E( ?0 q4 h( D
- void *v;. M% x1 d7 U( S4 e: {
- 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
- 5 ~4 L$ | D7 d2 G% E, [
- //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' a; K' O+ R2 s
- LuData Val;
- 4 O: ^8 w, a) n D1 U L
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu\\" ]4 K7 d$ d- V) R% F3 f W9 G
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型
- 4 \) i6 `1 p( w1 J
- 4 I& b' `6 m\\" N2 W7 N$ j
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量* v8 }! r, S/ Q4 L( R2 l5 D
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量8 p$ y. |6 z# I% o0 b
- 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( V3 g4 n' [+ C( e0 |9 { b( W# R
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文6 k1 E9 v/ C8 D; \
-
- 7 q7 P |- t0 \
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- 8 o7 T) }5 M. z
- if(ErrCode)
- 6 m* L# u) Q5 Q1 L+ {3 [\\" |& w$ d
- {
- 7 V; V3 e# `7 x* f9 B, W4 n
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- 0 T0 H, E' @9 U7 k9 W7 V; G\\" j
- }9 R% q) p$ j% _\\" w7 W0 t
- else7 r! T& J8 u' _\\" G6 l4 Z
- {' F2 G% k) g# C8 r B3 a' ~
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- 2 |4 [5 }) C6 T* U8 M! Z5 y* u
- }5 o {. W: O, ]0 ?1 q2 _
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用
- ( Z* G: V5 W' J4 r5 F
- FreeLu(); //释放Lu2 M* Y5 | `* z! R/ E# t
- }
习题:
* J5 l E2 p X5 f1 o$ X( G% Q3 Q! @6 m: a% G
(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' {6 T' }0 Y( _ ]& Z, l
. K+ B/ O8 A Q2 j+ S (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)=0 O& }: }# I# K& w$ m4 o
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],
0 A# S: ^; c5 y3 L2 R7 } E - b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],8 n, i3 l, K: r7 G0 f2 l2 h% _- r
- c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
\" Q9 N7 _% l: B4 @% ^3 r% z - t=clock(),1 I) H8 B( j3 Q
- d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},7 t; w% Q4 I! J2 v
- 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.
: T6 Y/ r1 _' j* p) i - 5. 4.2 {3 i) w9 S/ k/ e' ]& h. ]
- time=0.797 seconds.# C, i4 J7 e6 L' G\" X2 r% W
- 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];
: b( {- o7 ]! ? - b=[2.,1.;1.,2.];
% |/ G# S. m% C - c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];! @/ h; B+ Z8 z& R% d
- tic,) ]; H/ _2 c; E6 S- C
- d=a*b;0 e. B# k' \6 Y0 l
- for i=1:10000009 \2 Q( @$ C/ u* F4 D1 b
- d=d*c*b;/ B, ~4 U1 H& N/ q
- end/ m9 O7 ?7 N; T% b
- d, r) P( z; \8 N% ~7 [# T' d
- toc
复制代码 结果:- d =' P8 K; t, M4 W$ `3 k9 C
- 4 5
' ?! ]( |! M# g4 l* R& r8 X - 5 4/ S/ F. o8 |6 Y' e* h9 F% R
- 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。
! \3 U$ U0 o1 T! y' V
9 o- o; ~+ D n2 Y 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
|