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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)。- G0 t9 F' `1 d( E G7 z9 |
" f) x' g7 ?" D: G) R
基本要点:
0 h/ \7 I5 n+ {
& a5 D, n+ V3 s; q$ W4 K (1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。$ c& X3 H7 y. g) Y; k; L
* p7 Z i+ k# [0 W9 _1 o' z (2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
* v, w% ?5 }9 Q) p: R7 S4 m. H. z4 ?7 k7 P7 H. ]
(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。+ n- A% Y. k X7 h1 C& w
( ], J0 W7 M/ R. w" y# u
(4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。
: V7 D, i' V1 u) Q* ?! L+ H/ G
, S9 S* @8 X* ^) q$ ] (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>
- 4 x. u, R2 C( T; g' t
- #include <iostream>
- ( G# T. c% K& \
- #include <math.h>
- # Y# e4 ?1 }. J6 O
- #include "lu32.h"
- $ ]6 Y9 K% X, ]1 m9 y( t) K
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- 8 p) R( ]% x4 V; G\\" ^1 f6 z
- using namespace std;3 Q4 h( R4 z. A/ ~$ {# x
- //自定义矩阵
- # n0 Z4 f$ s. H& Q5 T& u$ k
- class myMatrix% m* W: g2 i+ m
- {' r\\" W$ k. T3 y, K; D
- public:% v9 W! `' `/ g$ _
- double *Array; //数据缓冲区
- / W6 U! G: `7 \# L$ {3 c6 z
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度7 u8 Q# t6 A& e) }' g
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数, `) ?8 N0 [: q/ h\\" A: ?
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}/ r+ h! `. j+ z' n+ z, R
- ~myMatrix()- N) ]2 E9 b0 ~' @: m1 p! g\\" T
- {6 G z/ R! b; i) K# ?6 l
- if(Array) delete[] Array;
- 7 R1 _\\" i8 p0 m- ?/ R2 a5 _
- }
- + }0 f& r3 {5 b\\" ]
- };
- 0 V. g& }: f\\" v9 n/ G0 H6 ~
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定
- 7 i0 B1 ]1 ~. T' c* F\\" ^% j; V
- 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 3 `& ] t. j6 X6 d p
- {
- ' I* h* T0 {0 R
- wcout<<pch;
- 4 c& W4 E2 L; a/ A+ F! t
- }4 x& U\\" U! x( m/ z
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象
- 5 e1 b/ \! ?1 ?- t# Z\\" x
- {
- + r4 H2 K2 K1 q9 R' E6 t\\" q
- delete (myMatrix *)me;* j* `5 |0 i6 l2 c
- }* D% p/ p& F- U5 W) W
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象
- 6 Y. P8 p+ V9 g3 C G' t
- {
- % u) ]/ \2 J, V. A' R) Y
- myMatrix *pMatrix;& \' y# e5 w0 ]0 n1 q: Q& E' V
- luVOID k;
- 6 ]# m' j0 E' l! |
- double *pa;
- ! ?\\" g- K% ?\\" a
- char keyname[sizeof(luVOID)]; I& s, I+ Z\\" M! a
- void *NowKey;
- 8 D/ s6 t7 l5 T4 U, s5 y
- k=m*n;
- - Y$ ^* _1 a, y3 r) g9 \
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象\\" @% V- Y& Z4 j; m/ u+ `7 r9 E+ r0 u
- if(pMatrix)
- 8 Y+ ~! _7 M8 y6 w7 ~
- {
- . \( M6 B' i4 u1 i
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小2 R. v+ P- {' u5 _+ l. l
- {2 C$ B. i/ F- H
- pa=new double[k];
- 4 c! A\\" R. x( M$ A' v+ \# ^
- if(!pa), s! q% f! `7 ]0 M' g
- {( K8 ^8 u! b/ ]4 j' ]6 [
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区+ ~$ o, S' m% t8 D( w
- return NULL;
- : \) p+ k( {- y8 t! | @5 j Y6 \
- }
- 6 w9 q6 w/ r7 t
- delete[] pMatrix->Array;& @3 _6 t% v8 m# ?
- pMatrix->Array=pa;) d; f: ^1 |0 ]- Z5 x
- }
- 8 S# c7 E% C3 z3 P
- }. A: q- p$ Y8 e# v+ ?1 c
- else+ X1 ?4 P2 b. z$ ? G$ ?7 s
- { n- G' ~( O6 K. x3 g9 o6 O3 j
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- 7 z% n) `\\" ^) a\\" X
- if(!pMatrix) return NULL;4 }\\" W; q8 ^8 C\\" S. I\\" f4 Q$ R1 Y
- pMatrix->Array=new double[k];
- * i+ y0 a H$ C5 z
- if(!pMatrix->Array)
- $ e\\" G6 x1 s; K# z
- {5 o+ T, N* Q$ W* p* L0 I+ \
- delete pMatrix;, F/ k) \; F0 ` _5 L
- return NULL;
- ) q$ X! ^- k' |# q7 W; L
- }
- ) A( N2 I, V! V2 B: e y p
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu
- - h! h# [* L6 `: v: X
- {9 v0 E4 ?& L; U3 w) e7 j+ U0 l
- delete pMatrix;# ?# e2 v/ m5 o5 y% p! I3 m
- return NULL;
- 3 ^, k, R- Z1 ^2 J% u7 t
- }
- - I3 B D: n8 [5 Q0 l0 f$ V2 Q
- }: N2 Q! H) p' t2 L% n7 I! G
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- . F, \2 E& E. e\\" x\\" b0 R
- return pMatrix;
- , {+ G7 C, z$ X6 F- ] N& r
- }/ N8 }\\" t( j d\\" y; G
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数
- $ o% J& @: |; H8 ^7 p8 O
- {1 f( f' Z. F e g( g
- LuData a;
- - e m/ h! k' x
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;+ _5 x4 A' Z& r& b/ t! t. m\\" s\\" N
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- 0 C9 Y0 B3 |' x) N
- double *pa,*pb,*pc;
- 0 n5 `' \' d5 Q/ X- |! g
- luMessage pMessage;
- , M' i/ n( w1 X: k+ N* o6 ]
- wchar_t wchNum[32];1 E* g' Q7 T% Z2 _
- char chNum[32];0 {2 J8 k$ s; w
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;9 g( M& X, ^( J* R% h# V2 x' v
- switch(theOperator)$ {. j5 ^) n\\" ^' K! N
- {
- 9 Y+ B' d# r: e( c8 [# ~' c6 p1 r# w
- case 2: //重载运算符*- S- K j2 ~0 I$ @\\" p2 q X+ |
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- ; p8 i( T+ I( Z( A
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- + X\\" j) f' q$ @9 Q6 `2 D
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵$ H2 \ O% m6 b# n% }
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配* [: w; {/ }5 K q% \
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵
- : h4 U% r& h @% K2 n. B' b9 G Q
- if(!pMatrix3) break;8 q. s; Q/ x0 I {8 e, ]( D% S
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- 9 ~2 N1 |! {) E: }; o( s
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- 3 ~7 i& i P2 I0 X6 a! A
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘
- + [3 n; _& N$ `5 T' h1 w
- {4 s0 N' Z+ G' o7 r; e. c
- for(j=0; j<k; j++)9 J, [6 B0 @) n7 Z! _
- {
- + V, B e% G8 e; o! p
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;- E( l, z* X. }1 b. P
- for (v=0; v<n; v++)
- * o; s; c/ L# A( ]
- {
- 3 n' M& i3 x\\" Y! G! U, i\\" @
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- 6 b+ k# T( U' B* J
- }
- $ [1 m\\" |7 b% ?3 [
- }
- 2 E. y; l# {7 e1 @% \/ u5 t' ^
- }( c) o5 I2 C' q4 n0 C+ w3 l
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象6 s+ ]( Z1 q5 C3 C1 \8 O/ H: G% _
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;9 I: m! k3 ]. b
- break;
- & l7 J. c* `% y, U. y1 C7 A; n! a
- case 25: //重载运算符.*' U; H0 ?1 B8 d9 e) `+ R
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);* ?& q1 S! o# r& \' m# l# {6 V8 F8 V
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);4 m0 Y* w. C7 W) n! b& m$ I4 C
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵/ X8 l2 r3 V- m, v( k7 I2 d0 e6 I
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同
- 4 t9 R: s5 w* |( z! E8 J* w
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵: `' u& T! f4 S* A7 w6 V( q
- if(!pMatrix3) break;
- 8 l4 M: T) Q- s8 E }\\" @8 h
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘
- / P3 ?( r, |- i: }0 N
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象 O6 r* ?3 f0 o9 G( }1 h
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;' z& m# g: g6 y0 i$ R; W
- break;9 s5 g; _7 _' F+ z7 L
- case 46: //重载函数new/ \* @# |( ^% S( u5 p/ y
- if(mm<2) break;
- $ y% W( \) @* G1 M1 t6 n! L
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;
- & a2 u) L; u2 |5 D1 E; Z
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵
- ! s* M; N* |& l
- if(!pMatrix3) break;
- \\" r' C1 l' U\\" G$ {8 t
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- $ D5 o( K. J) C\\" _
- {$ L G8 x+ c, s9 q\\" ^
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;% F j4 r+ @$ o1 G+ X: @
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数9 y; @0 e* G( B, t! N: H# V
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);& E& I- N9 o% T- ?8 y+ z9 j
- }2 y; G: r/ s. ]
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象( }3 c& {\\" O) I; A
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;5 p( N. }$ O+ e( Y
- break;) N% H4 ]\\" f\\" M, c5 l, L8 U9 w' j
- case 49: //重载函数o% ?& v9 Z& y( [! t9 w! Q
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);
- 6 c8 Y* T6 n/ O% {) J7 J6 j# I
- if(!pMessage) break;) ?\\" n3 W( f3 k5 j8 O* \8 ^: {0 b
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);2 @9 i/ D/ i+ i# h! b- m
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵5 ~2 K3 w( M1 j$ Y\\" \ f
- pa=pMatrix1->Array;
- \\" [+ t+ {5 o: W5 O+ v- l% {
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;4 S. D) m/ `) `! U' L, ~$ _9 b
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵
- $ _7 X$ `- e$ C- x1 Q
- {5 s- x; P$ A& E- U; A/ H: F+ A0 j
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;9 \* b# l9 _$ B. W9 c! z9 f9 I
- for(j=0; j<n; j++)\\" K- Z \6 V& V( Q( }& }
- {
- 9 s1 I# J8 D0 S5 `
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);! a: R9 a* n! d4 K$ B
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}/ }: o5 A( l+ V, C* `
- wchNum[u]='\0';) S1 {( T* w/ A1 C) C! T
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;3 H! t/ Q; n6 v- h# {/ w) G( ]
- }
- - e0 d) n9 w& l9 s2 g
- }( f6 x# _! d& F q3 @! U
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- % ?( l+ w7 O1 m
- 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
- # V( g$ B) e3 x2 k3 t) a/ n4 u7 {4 @
- break;7 C. @5 E: n$ a( {; ~\\" j. U
- default:2 h0 j5 b! K: t! ~3 M+ {\\" T$ g
- break;6 x& ]& i+ L0 i( F; k# b, M
- }
- 4 N, W y1 Y% p! M
- return a;* Q- n% z\\" l8 A\\" G: C, D\\" v
- }
- 4 Z/ V' @3 F& {2 |3 w
- void main(void), T8 L6 e; k; O\\" [5 u
- {9 k+ Y% h% h2 w% g/ a
- void *hFor; //表达式句柄; M3 X |% X5 l( C* L
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数
- 3 u* [! D6 Q. `( r+ M' Z; I: n
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针! h4 E h1 d* \% f) x6 r( N5 ]
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置
- $ K: ^. K, K; y) w
- int ErrCode; //错误代码9 |1 U- d; r6 n7 C1 J
- void *v;
- \\" ~. r3 ~) @- v4 Y\\" p' i( Z' v
- 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1 j4 Q- _. B& R* @* j* i\\" t7 t
- //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6 u6 v: B6 W! }7 E6 K+ e- F+ @( N; N- L
- LuData Val;6 Y9 G/ r/ t y1 x3 X. }( V* Q- x
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu
- 6 J\\" P* d3 J. K\\" M
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型* f, V0 k$ X* g. ?- m0 T
- , S\\" D7 D% |$ ~' L4 M
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量
- 6 F8 \1 h3 j' e9 k
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量
- - O) |/ m! f* M/ p5 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
- ' T: z* ]& s6 @3 Q; \3 }) Z* R
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文
- 5 ~ q0 I7 I0 [- q
-
- 4 l: W$ V$ z) ]& y; C* K
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- ' I. [! b9 {& @8 q, T6 F
- if(ErrCode)! b3 R8 b0 w$ c z+ N8 s
- {
- , C: p6 W/ R! R$ b% a8 g
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- $ c3 b) z\\" i+ ?) n. H7 l
- }2 V- c. `! r6 U\\" f$ h
- else
- ; F. O# u1 r4 B) C& T% ~
- {
- 1 L\\" [2 o7 F$ e& T' q' y7 m
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- % p; ?3 M. C( t' p
- }
- . }/ K\\" b% o- ^
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用
- 4 \1 Q1 u/ D# u5 Y3 G
- FreeLu(); //释放Lu9 y6 [ l. e& @
- }
习题:
+ U y( v+ U7 I; J" y# ]0 { G! I p
(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。
* {* I* R: P, x2 }, R: `1 O$ U( i9 H+ n- U5 G/ ~
(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)=& E, K+ N6 b2 H! ~- G+ z5 M4 S
- a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],
' f4 Y8 C, w i$ D. ? - b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],
! o! W4 H7 ]% e6 \2 c6 ^( j - c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
) A6 f9 G4 L, @\" R- E- q4 Z - t=clock(),
' d/ w/ q# K. ~5 f+ L, ]& u - d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
+ ^& Z) w$ G! u3 `( F - 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.! k G) q$ L2 U8 B0 n8 u
- 5. 4.2 p# T# D9 L8 H8 [ i1 _. T
- time=0.797 seconds.. c% K/ c4 e3 s4 L: H. z
- 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];
\" X4 F' o9 I8 b8 D. M; @ - b=[2.,1.;1.,2.];) Z! D) Q( q, X/ r4 M
- c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];
' ~( U3 K8 G& g/ s\" x1 j% }# e' c - tic,
. Q4 d+ k, G& D2 R - d=a*b;\" S\" V( H6 C$ M3 l+ h) j D
- for i=1:10000004 r8 y. m) x\" `5 v- Z/ Q
- d=d*c*b;
8 s; ^$ n0 Y2 }/ j( Y0 Q% X# r. @ - end# L: o* V! h: y3 p* N5 L! h3 T
- d,
8 b$ ^5 V6 l r, n u6 N- x - toc
复制代码 结果:- d =
# _$ j5 E\" b- p - 4 5. A6 O7 c6 f& j* V6 X
- 5 41 |3 {: a6 W5 Z: n) C, S0 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。9 M n7 E/ }4 e' S! i; ]/ K
0 U- `0 x1 R! ?5 n! r) h
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
|