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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)。) x7 [5 e' J$ J, U9 d
3 ]; B! K# q4 G2 e
基本要点:
! ^- U! Z- `5 ^# J& ?
" ^1 [, ]" T8 Y (1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。7 q1 L* e6 C& b3 N
/ h% K: B0 U/ o3 ~2 j/ i* p2 r (2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
2 z" g; E6 a3 g- t8 M( B: i- `1 y5 r: ~" y
(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。
6 D+ |" l& D) J& v1 [2 |- g! u. J# T- S' _
(4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。
5 Z3 B4 d! d, s: |, W
3 _/ K+ ]. y0 ]2 t (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>, g3 V4 w7 U4 q+ Q2 [2 \! f$ H6 G
- #include <iostream>4 b/ F3 `# u- x
- #include <math.h>
- & q# Q K! ~4 X& l
- #include "lu32.h"
- ( U7 ~ ?( W& Y5 r0 a1 }6 [3 O
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- 4 W) |4 `1 s) d
- using namespace std;
- 7 B$ a! {: q: W: V\\" y
- //自定义矩阵 x: p5 C2 d. r( U
- class myMatrix
- 1 [4 @; G9 M1 g b- p
- {. g/ i4 q6 X$ t* e/ Z X
- public:7 ~+ E4 \3 G5 N5 o4 I
- double *Array; //数据缓冲区0 y- c4 e5 `) t( y
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度
- 5 {6 S: F. D: l& ?7 A# N
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数0 X' [9 J: X: U$ ^$ s- K9 Y3 I
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}
- . {% b) A/ q/ _0 \
- ~myMatrix()( t6 H. R1 k% r, ~* e6 s
- {6 [5 \1 h+ _! T- O2 p) U5 y
- if(Array) delete[] Array;
- * ?) J0 ~9 u% N# F0 H
- }
- ) I* _9 @& l8 |* P
- };
- w7 E. o9 f, [0 t' a8 b: {: B+ J1 v
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定0 V+ A7 v4 w% p1 d& }\\" O. k
- 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 * n$ Y+ x, m/ M
- {& |4 Y# }5 W1 w6 z# p
- wcout<<pch;
- 2 b& k+ a% x. l7 ], j
- }4 Z- r( Q( @* S1 ]3 e* D
- 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 I. S' p' h9 m9 X\\" k
- {
- / [) p0 |3 H# G, } R* \
- delete (myMatrix *)me;
- 0 U) z8 ~3 V% O
- }
- / ^7 L3 {$ X6 Z$ X# o3 W
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象
- ) g# p; @. O5 |1 K
- {
- $ }6 Z! a4 K6 B r1 [6 |
- myMatrix *pMatrix;$ O+ @9 e5 k9 x3 r$ k
- luVOID k;
- ' m$ M% x% ~2 o- {2 Q: g- `+ r
- double *pa;$ n6 S+ E1 m+ U. a6 v( V
- char keyname[sizeof(luVOID)];) @, V, V: o! l* i
- void *NowKey;
- 1 h\\" }- g\\" v% v7 i, o* R1 r
- k=m*n;
- 6 \+ Z6 s% Y6 i% z' K2 Q. e
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象8 r0 e+ B% c& o! w( f8 z) u& B
- if(pMatrix)
- ) V2 x& }2 e! r\\" Z3 }3 L/ y
- {
- t e6 l* U0 B) T1 z H) J' T) ?
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- . p\\" W& P8 G/ m1 Z4 {6 J
- {
- 6 H) B6 v; T- R( o/ x7 n4 D- @
- pa=new double[k];
- 6 W9 G\\" [* _2 r$ l% c: d6 A' q
- if(!pa)
- 8 B, y$ G' Y2 i
- {
- + h1 x2 m8 Q\\" k4 D, s# Y' Q& s
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区
- * T7 y3 N$ h1 x; o- s
- return NULL;$ N$ e1 ~6 p3 N. L, {2 w
- }
- 9 z5 Y& }/ ] |3 ]: z4 \
- delete[] pMatrix->Array;8 @. y% b* L' m
- pMatrix->Array=pa;
- 6 _+ c. y& u6 U, l# T
- }6 t+ ?7 J1 x7 d) p+ I- I& b+ N
- }
- \\" n+ r ?7 v! R. q
- else: d6 q' k3 }% m' e7 `& y3 K) p8 ~! o
- {\\" {3 E1 F+ [; z! {( F
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- % y, ~5 Y' m* U. x
- if(!pMatrix) return NULL;' Q4 ?4 J( S$ c% @9 R+ W( R
- pMatrix->Array=new double[k];
- A\\" P J; e' J- B$ c/ b\\" _5 `: S
- if(!pMatrix->Array)
- 4 W9 ?0 z. s( F% ?% i5 @- t
- {
- m$ d2 i4 c6 Q% C
- delete pMatrix;
- 8 W: u; p+ ]3 }4 w- A& t7 _
- return NULL;; f0 O\\" w$ q1 S' x2 a( N! N
- }
- & {1 p! ~+ s/ C8 @! T+ d
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu
- + a2 d* i2 M6 j
- {
- . M# Y/ T9 y3 d8 [# _; F
- delete pMatrix; c- d7 W7 G5 x3 g
- return NULL;
- 2 s( i7 x$ y- N7 E$ u& [' G
- }( d9 x$ c2 \! C- [1 u
- }
- 8 b2 v; x) t5 D4 f
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- x0 `. T) \6 ?$ S9 E
- return pMatrix;2 Z0 ?$ _* v/ p1 S6 M
- }, a! O$ Y+ ?6 R- G. i; k! G
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数
- 3 g; s% T# [- I$ v
- {
- 3 n O; {% Y) A& \5 F# C& ]
- LuData a;, v: R\\" D s( g
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;2 |9 p\\" b, B+ R- u4 V' |9 U+ Y
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- % C J8 t2 e+ u% H7 Z
- double *pa,*pb,*pc;' ^5 i+ B' p5 m1 A# f `2 g. z
- luMessage pMessage;
- 6 `- U\\" \, d3 d; ?8 {$ x$ K' i
- wchar_t wchNum[32];1 T6 H! J\\" D0 a: A1 f1 X* C
- char chNum[32];
- $ u0 Q4 P6 ?5 ?5 X! |
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;
- / h! R\\" K\\" `( a# F: Y
- switch(theOperator)/ F! ]- \# [5 K! a$ `( A
- {
- 5 e0 K/ _1 S1 Q\\" l: i1 W5 `* O
- case 2: //重载运算符*\\" t0 B% ^7 h1 B8 s' t0 Q7 O
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);& q8 F7 w3 R9 f H% W% T9 @1 Q8 i
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- & c1 r K* T$ h/ ^2 J! H1 x% e
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵& ]8 C5 R9 g7 k7 v
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配
- / d7 Q/ ~6 G5 B+ z
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵9 I8 ?5 k: `\\" ^* m# ?: ]
- if(!pMatrix3) break;
- 1 S( R+ ^. ^# E5 s
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;3 m! k. y( v8 B- p. |1 p. ^ Q' e9 ]
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- 0 \* g0 k. U2 ]
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘
- $ C! ]! \5 g% g\\" ?: Q. D
- {; P3 _) Y9 b6 y: r
- for(j=0; j<k; j++)
- ' Q# {) K- h2 l$ s
- {, D3 A+ m* e0 z, J, q, _
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;7 U8 w ~0 O5 x+ q9 i
- for (v=0; v<n; v++)
- S1 d* [\\" J O8 c/ n' I8 U
- {
- . g( d5 G3 _; f
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- 0 a f% _2 F3 X6 c5 ~; E+ g
- }
- 6 o8 J6 b5 M\\" D
- }
- : a+ k! P6 j; f O. B! {& |
- }
- # l, v, T- e' ?6 o; E( y5 h
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- , `$ \! \* W3 J& M
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- 8 o# ~, x$ w( a6 G p- C\\" P0 _
- break;
- 9 _9 a3 f+ s* H9 Y+ n1 z
- case 25: //重载运算符.*' S* z1 L/ t; r1 l8 Y0 w5 \/ r
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 1 H\\" ]* A) ~/ \
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);2 e& k K3 g6 }7 Q! N7 P
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵3 H; p2 f% V% W3 U6 ]4 p1 _
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同
- ( ]; E9 x& m% k- p
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵/ @8 N6 t8 D, i
- if(!pMatrix3) break;
- & j$ V+ W& V9 h
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘; Q! C; X# x2 H/ F- w
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象( B( N5 ?# w4 E6 z, J
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;' x+ @ H2 |/ m, y* V! B- l
- break;' T2 {6 {3 W( t6 H, V
- case 46: //重载函数new
- 0 }9 g2 M; ^+ w
- if(mm<2) break;- X; w\\" [% J& U3 A- f
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;6 O/ y2 L* c8 I# I/ k1 ^' L
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵1 o# x) Z' f$ N+ J+ o
- if(!pMatrix3) break;
- 5 ]1 [6 c* x( {+ v2 e/ T) @\\" h+ @
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值! m0 Y: F( o8 J6 i, F+ s+ q
- {. ]7 S2 F- x% `* [; x
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;4 ], U e2 U4 f/ U% s& g$ H$ O9 {* ]
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数- z0 \) t$ t* r x
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);
- * D# `$ v0 S. |
- }3 q) y! K q5 k5 K. B* b* Z$ T
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象1 y% h% n6 l$ f
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- - }# o3 d/ s& n! l5 m4 L, X1 j
- break;
- 4 q- f0 R9 B9 B. V! T+ {( L$ a/ u
- case 49: //重载函数o
- - i8 E& ?4 p* t3 A
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);' O7 B5 P+ \\\" S6 V9 N
- if(!pMessage) break;: {* q. Y) w* ?\\" L\\" q% V
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);6 O\\" t) m* y8 s: [' N
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵 {* Q- }8 d3 X e }3 O( Q
- pa=pMatrix1->Array;
- 9 Z; H& a, z- f- y v0 e' G1 N5 @, X0 \
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;
- \\" q1 ]9 q5 |4 R$ S/ @\\" M
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵0 a% _* O\\" f- Z& K0 ^: C6 O
- {. h5 z: b4 V! }# ^; }+ o4 O
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- / t. {5 o\\" I$ e4 U, ]3 D2 q
- for(j=0; j<n; j++)
- + o' \6 N' Z! o\\" T\\" T
- {7 C$ q/ i% D9 G4 e; e! ?* n
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
- . q/ N7 |5 J0 P1 }- ^: I
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}9 P- t% n! e. X- X, R8 o: _6 [5 o; O6 g
- wchNum[u]='\0';3 H# M- i5 |\\" q$ c8 _2 q
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;
- 1 G& e& j' [& t* L4 ?! J: ?
- }
- + y w+ S% w; M0 I. I5 ^4 A
- }
- - D& ?5 I) a5 f1 u
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- 6 M9 O# [, V' \) I9 A
- 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1 P% `1 ]8 y3 c* Q
- break;
- 9 ~8 O) |& \- b
- default:
- 2 O9 F' J% @. {3 \& f\\" S
- break;9 I3 Q m. k. R/ q1 Z
- }, h) |& r$ n/ h; N l2 R
- return a;* `# }\\" B3 Y( l k4 _/ U. j# S
- }\\" X2 P$ }4 O: V
- void main(void)5 s; @+ o! a* O5 Y
- {
- Y) R- a+ }3 _0 N2 y
- void *hFor; //表达式句柄! h# S$ v. P\\" B: H t
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数% \& B' i* M' ^\\" x2 W4 V* q& m
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针
- 9 L( e' H6 w\\" J4 D; v2 h$ k0 A+ a8 z
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置& K _/ P; N. [, k0 z
- int ErrCode; //错误代码, C& G2 p8 Y$ P% M$ o, n
- void *v;
- * t! P; I7 u8 y- p
- 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) W. F4 e) U& h* p
- //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
- . T% }5 }3 |% w0 ]+ |/ v
- LuData Val;
- 9 @1 q) \$ j8 _8 O5 X; W N
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu
- 2 ]6 z5 k. J0 F) l; }) V y8 g% G
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型; D0 h- K# O$ L\\" u3 C7 c6 b
- 7 U% P/ |8 L m5 `# Q
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量
- 6 I7 V9 k+ ]* @
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量0 J) k+ T+ N4 b2 `
- 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$ g3 G' k9 ], v P- \& h# g* M9 ?
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文0 I0 Z' Z1 d: z2 C+ {: h0 p
- 5 [# ]. |2 J; B j2 O* W
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- 5 i6 ^' I* a1 p5 F! D1 _4 w }
- if(ErrCode)
- i& E& B# E- B/ A. Y) L8 N
- {! c\\" v! N$ T# j: C7 z% T
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- 5 D A3 d# l7 O/ Z0 `) V
- }% c2 r! X2 n. a: R2 f2 M) L, u
- else
- / d3 C* d4 N6 u\\" A* q
- {& I1 \: K; Z- e' O
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值
- # u# ?\\" p( K7 }: `* P
- }8 {\\" ^2 R1 W, O& i Q
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用7 k! m+ }, o5 ?; C% Q3 _4 u
- FreeLu(); //释放Lu
- . h4 T# L6 |+ q' f
- }
习题:) v# c! A) l }0 c+ r" a* ]
5 P0 R4 s% ]; }0 U
(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。 0 _" t" B& ^. H& P
( ^/ ?8 d B! V# A! W& h (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 r' H2 j& @\" m/ l# G& I9 } - a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],+ |( B/ o4 v Z, U4 |% M: s6 @
- b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],, D( X; N+ ~0 O a+ n
- c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
\" k- b) b\" T8 C+ y) B) c - t=clock(),
4 n1 H0 T( N& y( y( Q5 H+ q) ?9 u - d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
: s, P- c; b+ J& _ - 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. 5.0 j1 V! }8 z% h7 w+ q: Z: ]$ Y
- 5. 4.' O3 Q5 Y3 i- ~
- time=0.797 seconds.
( Z$ U' c% G% D, Q/ Q e - 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];
) V) W1 p. x' \ - b=[2.,1.;1.,2.];
5 c+ }& }, r- X+ F# \3 q7 M - c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];5 m- Q5 O; q9 V, n: X' `
- tic,% W( a. r; ^9 b% y5 E z% D\" R
- d=a*b;
( Y7 }1 b9 L B3 \ - for i=1:1000000; o8 U% g: W% b+ q& Q# h+ Y% `
- d=d*c*b;. \5 b& q4 @/ G5 @' D- M: n' C
- end/ F5 u' R+ }+ u1 d7 D, D2 v
- d,
+ R& p) I9 ]. O( { - toc
复制代码 结果:- d =. @ i' k I0 j7 }2 W
- 4 5: I# f$ s. {. }
- 5 4
: z& v% m/ `% U6 n2 d\" q 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。" }1 w9 p9 j5 }8 K8 l. b
@# s% P; T2 q$ J, a7 p
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
|