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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)。
5 U/ d* L! P+ h0 {3 t* w( F2 [) U
1 V, L1 ~) z: E( {% e 基本要点:4 p) c9 }$ D# h/ t- [7 ]
# _6 n3 I5 c" k( u+ I: Y5 A, d
(1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。
( e, b1 p6 g7 R( E/ W6 u4 }8 a f; W' S) }3 V, w) ?" G
(2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
6 n! f- x9 G* _, \8 ]4 P4 j
1 C8 `. V) T- b. {( A+ v7 M( Y% u( t: U (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。
+ E, a' F6 @. ?' y6 t% }' h% g
, _3 A5 U0 y& e) j. } (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。% q' ]: |" i- O2 s# E: r
& n/ [1 A" R- h9 H
(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>8 z8 K5 m, p4 u% Y' A6 I1 v* _% I3 x
- #include <iostream>
- 3 Y1 t% k+ {- h$ _, u
- #include <math.h>% a2 D$ T2 [7 a6 O
- #include "lu32.h"# a/ u7 H! u4 T4 D
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- 9 B7 r3 P; o C$ Y& V y- _: q
- using namespace std;
- 5 q' {6 A0 r4 I( {) Z
- //自定义矩阵
- ! u+ q( z2 T( e3 ~
- class myMatrix/ s' a1 h. Y. J8 W
- {
- # n& T( f5 I' i* M\\" s
- public:
- $ e+ z6 w- N) i2 o) m `1 g4 H
- double *Array; //数据缓冲区
- . a' ]5 w. a: f! `7 q* L
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度- P' ^/ i# L8 d, Z\\" y- E2 a7 K1 g- |
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数4 a& |) n0 A8 {( d/ N
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}
- ! x* u+ J W2 I9 K% Z* d
- ~myMatrix(); [4 s5 V( r* }2 C/ H4 v% V
- {
- 7 h+ I$ V1 j- _# J1 y C
- if(Array) delete[] Array;
- ) N% Q+ _. M. W `4 {
- }
- 2 a2 [% ~5 T, D4 b1 Q
- };
- . N- X2 s( D+ [\\" l/ k
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定
- . J. R6 z6 M+ S! \0 @8 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
- ' w9 z\\" v* S7 ~
- {
- 9 a1 X3 h- ~$ C! b2 P A1 g9 f
- wcout<<pch;4 a# z7 }2 F\\" z! ^9 z3 c
- }
- $ X8 O# V: c* W$ O& h: Y7 }
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象+ U9 E1 }\\" A: V- i0 t7 I6 p; S
- {
- + O8 R. e2 ` N8 o# R
- delete (myMatrix *)me;
- L. J' n- ~, a; \& J
- }9 _7 b\\" _. }$ ~& r; }. f' p9 u
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象+ a7 q* b! c# _. U& j( M1 y
- {
- ) e4 ~0 {/ X- C4 l3 `5 P; T' R
- myMatrix *pMatrix;
- 1 r7 S& G4 R }; [$ B4 w
- luVOID k;1 Y+ m) |2 W; y m
- double *pa;
- `: C\\" a' C) U6 ^1 {
- char keyname[sizeof(luVOID)];
- ; X8 Q$ }1 l5 y8 i
- void *NowKey;
- ; }+ d; Y3 {/ u. J
- k=m*n;# \# a\\" e9 M9 H8 F7 b7 @
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象+ p, c1 Q+ `, ^: g6 N* @
- if(pMatrix)
- k* D, g& j6 z
- {
- 5 ~) m: K3 V! y( X( b0 ?; e: j0 Y
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- 9 S& C5 A0 r; |& n; o
- {& r% P+ U3 Y* b7 ^+ V6 `
- pa=new double[k];' i9 Y! V. L\\" t\\" M# m, q; [
- if(!pa)
- # [* t5 ]0 y/ p+ [
- { \3 h, h+ f6 \/ H* t5 {
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区/ B' W) l4 g% T! n: I: x
- return NULL;
- + N9 ?! Y& T7 o4 |
- }& d u% ]! _+ Q\\" t
- delete[] pMatrix->Array;
- K0 Y$ @1 W3 P
- pMatrix->Array=pa;
- : c8 y' j* T4 f M\\" @8 x
- }
- 1 G1 z0 | Q$ J& _4 x# H$ x# O
- }, k1 p; Y+ b% Y2 b0 Q1 V8 r, L
- else/ D2 g5 P2 C3 V7 u
- {* U5 b. K- ?- ^: T+ P5 i
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- 0 O2 R( d9 \. v* T
- if(!pMatrix) return NULL;
- 5 y* M: P% r v0 ^# [- d& s
- pMatrix->Array=new double[k];2 @) I) ]& H8 T; W2 I
- if(!pMatrix->Array)! B\\" b: G: C/ b) ]/ O) j3 Z
- {
- 6 h8 V5 G. i0 w
- delete pMatrix;
- , c' V+ P6 E% ^ B\\" [3 C* `
- return NULL;% `' ]* r\\" z4 X3 c, ?- B; h
- }
- 8 s5 y& f8 n, r ~- K
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu C: D2 e( D6 ^0 O L
- {
- 7 }( S6 i- y, x$ K! o/ p
- delete pMatrix;8 @( S) F1 {9 \
- return NULL;
- \\" ^7 q7 |9 ^; i; P! {8 I! z; f
- }5 ~ V$ m7 {0 U1 J! X v+ Q
- }% k5 j9 q9 Z! N- R0 \0 v. M
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- ) [\\" z' v3 R: ~! f
- return pMatrix;3 b9 J. G% l$ P& @0 N9 }; K/ F
- }
- ! ]* Z\\" |; V\\" f/ f& z! I1 S/ q
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数$ V: z\\" U' m8 _% M8 R' H
- { y9 l. f5 t2 y7 ~
- LuData a;
- n. Q0 e5 j l9 w
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;
- % ]7 d' R& t6 o0 v
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;
- / u7 p T\\" s9 a& s3 u/ c
- double *pa,*pb,*pc;
- + d8 {0 H+ }' m
- luMessage pMessage; i) ~: F9 r% ~) z, Y6 o! X! |
- wchar_t wchNum[32];
- 2 J o# _, L3 M( c
- char chNum[32];; x/ V0 t C) l5 s2 q- p
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;\\" V5 y4 G4 U# U
- switch(theOperator)& O- P, F! D/ W, t6 A5 x
- {2 x' k, r$ r; E2 \. b
- case 2: //重载运算符*
- 5 N0 f* r) Z. z- t\\" O+ M
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- % F; K# A# G/ E7 ]7 }
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);: B- o+ L5 z9 d\\" a+ ?
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- ' g) c! b0 V2 G% U9 G( b
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配
- R' z, q4 f, H8 V2 ?
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵
- - K9 J; u1 C( k! f4 T1 k& X1 ^( q7 R
- if(!pMatrix3) break;
- \\" i7 L, {. W5 R3 m3 V2 U
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- & y. _6 ?) u' I/ J* x/ x3 L. C( Y
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];1 B y2 A: v7 p6 j. B3 T ?
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘
- - |, O: u4 ~; N/ A
- {: J$ }8 r. q: ~# f4 v; L2 E
- for(j=0; j<k; j++)
- $ f7 F, `* G; V! u6 ~, K
- {
- / L% V. ]; D# f6 S
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;4 G% _ h/ v0 Y/ t
- for (v=0; v<n; v++): ]% v( m5 z7 g7 \
- {
- ( U3 D+ U' _: q9 I
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
- - l, I2 ^! N& V( `5 L
- }) [+ M1 S( ^4 y8 L
- }
- 8 ^3 D; j7 M0 K8 h% Y
- }
- S9 I, S8 |! w2 f# x: x) {% s; q
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象- l( }$ e, p% I
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;9 V; q6 q+ V& n; s7 |1 m h- U% u
- break;
- & n\\" O. _1 E\\" o& h! N\\" y- A5 M\\" W
- case 25: //重载运算符.*8 g/ I: T# S! T+ n& W1 c. Y* g
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 5 }, U# v0 i( l9 c. p
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);8 `# V! j) j% h3 R, p$ y5 W
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵6 I4 t+ J! T; N' ]
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同' ?\\" o% [0 E7 X0 ^# y! ]
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵
- % e# v8 K) J' Y7 K\\" Z
- if(!pMatrix3) break;( z3 z* g p4 Z9 e/ e
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘
- ' r V4 b. p& ]4 L# {
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- ' p# \$ r) P% e& |\\" |& k# m
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;( n2 y1 y6 l* |- Q! a' l- L
- break;
- 8 f' x0 o3 {! P7 b5 ]% ?6 Z
- case 46: //重载函数new; N0 ^7 O. Q* l7 _3 E, a
- if(mm<2) break;; R+ c \& a) O% u o1 @8 h
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;
- + X; b6 N) {: _: Q2 Z
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵7 m4 I. ?' N0 e' o5 i4 z. d' U
- if(!pMatrix3) break;
- + c7 O. I! s8 ?# \) W' i* b
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- % }! b6 C6 P, q/ J/ N, m
- {
- 4 f8 K& L' O+ I. [7 \4 ?6 C
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;8 o' j( N( h* N/ D% i
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数
- 2 T% m. i: ]6 z3 a9 \+ x% _7 [$ [
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);4 `% [0 z% u' J7 @+ U9 }
- }
- 2 |2 k/ L' ~. N) o
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象* L0 X; w6 K; F( l3 T2 z+ O4 L
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- 7 c1 c& N a$ G! ]
- break;0 H5 e9 c1 t4 E
- case 49: //重载函数o* `' c! L0 i3 a* j
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);9 z) h1 \5 `6 E& H2 _
- if(!pMessage) break;
- - O; N- w P. l5 r
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- . w0 y. y0 | L# D4 u
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵, F* u: |' k7 x1 P3 W7 _8 E% I: w
- pa=pMatrix1->Array;
- + U, t+ {) P8 V' ], p/ ?) U
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;\\" x: B8 P; h! s* M
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵
- ( q+ M, @' ]+ @, D8 }
- {* s4 L/ a6 k9 X, q\\" B X w; y0 }
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- + w% W3 y! `\\" w4 |9 \5 s- X1 H
- for(j=0; j<n; j++)
- ! d7 X! Z' [% R\\" l( |# _
- {3 H\\" p! T7 Q. N! h; b
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
- * t3 P6 N\\" G1 ^% }
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}2 t- _2 _0 I6 }& t Y- R
- wchNum[u]='\0';
- # I+ O6 F4 O: M7 `; ~/ X$ l
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;
- 9 }/ b( g\\" }0 n, O
- }
- ( E3 S8 l# V0 G( F5 n: }; t% o0 r$ A0 m
- }1 ~0 J: k; ~* @$ ^( L
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- ) Y9 S B6 |, |* F
- 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
- , @- m, b3 k! k2 g0 Q; N
- break;
- 8 d# [/ Q5 ~# ^, u2 G
- default:
- ! J% T\\" V$ Q) E: X
- break;3 D0 ]8 C; u( }& o/ y7 ^& _4 y. d3 J/ q
- }$ U5 N* y. X5 I2 E4 K5 b
- return a;
- # h8 o8 [1 C( z7 W& ]
- }. Z& C6 r/ ?& N+ U6 T# B
- void main(void)
- ( A! m8 q. p. L; c, d7 |
- {9 c2 j: I6 ? q y& @' e! `/ |
- void *hFor; //表达式句柄
- 7 F3 x! W r; B& G4 J
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数% P6 M+ z7 o4 B1 G5 c, s u% f
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针% `. n5 V8 H' |5 F P5 t1 p
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置
- \\" q' r# e& H$ `: U3 e
- int ErrCode; //错误代码
- / l: a% k, A. G1 g
- void *v;- V\\" E7 E. \2 ~$ T; C\\" i$ C
- 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/ ]' f9 G' ?3 y
- //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- m0 A6 b4 Q! F) a: p* L' a7 r
- LuData Val;
- , L) }% j3 H: B0 t
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu
- # G\\" N z% @, x2 Q. O
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型
- \\" H+ T- F: { e- T+ c0 d4 B9 m
- 1 r; g7 y\\" P0 X3 ?# g3 \
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量
- ) ~5 x6 N: {8 U0 Q4 w
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量
- ' A6 M1 O c) s, h+ ~* P, H5 k2 B9 x
- 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 X: H, N3 d' X! p- Q
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文
- * g Z6 M/ s' q1 ]
-
- ) `8 S; B/ h2 A+ }
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- & Z* f9 U* n% f: [% C5 x# r
- if(ErrCode)
- ! A; c5 E& E% Y6 a' J
- {6 K2 \( K2 r& d( x; P# C k
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;
- ; z: v% ~1 x; H1 Z6 e
- }0 j4 M$ d* R& \: D0 }% `) x
- else1 n5 |& o% \' Q1 R+ u& `
- {
- 0 p! @) d. N: J3 q+ u( T
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值4 ~0 _6 W\\" J% i' F2 N3 q7 p; V' b8 `
- }4 K' t0 e, _% X
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用
- 1 l7 q& ?% s& ^7 O% J* Y* W
- FreeLu(); //释放Lu0 @/ Y) R3 F6 _! n1 O5 K/ l( |
- }
习题:
- m4 q3 [/ g0 H; f. {9 a4 [2 }
" c4 `; Z9 h( S9 m Z (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。
2 p4 {6 Z) E" h' k! T0 l0 j# N' e* q" Y% X" R+ E* X
(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)=
# n3 j, U8 s; p$ O - a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],
+ h V; w- @/ \4 `% d( {\" e! t# S - b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],' G; v5 n. [: ]9 T9 l6 N3 r
- c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
3 I M2 n0 H& V8 ^3 N+ ^ - t=clock(),
9 N0 K+ y2 x: t( o9 X: S - d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
: i4 h! _5 Z7 h# ^* T - 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.
; H5 ~3 W) m+ v* ]% y - 5. 4.
8 t( F9 r7 h\" D7 I# w0 X - time=0.797 seconds.
% j; X- ~3 n\" u+ F - 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];7 \$ Q, ^0 ~* W2 }\" h( X
- b=[2.,1.;1.,2.];6 f\" y; l5 Z. l
- c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];$ b& o\" r$ ?2 J1 v2 g1 b9 h& R
- tic,
5 l ?1 R\" p [0 H0 C9 P\" F2 F - d=a*b;
% H9 K( y$ w2 W6 I - for i=1:1000000* b' Z% A! `0 c: j* E
- d=d*c*b;
; u4 A' _- |1 \8 o! J& z - end: k; J+ L r% M: e3 `8 F3 S8 T
- d, A1 y/ F6 A+ x\" W\" `' O. Y
- toc
复制代码 结果:- d =+ J, @9 s- J& t/ I, j+ a
- 4 5( P2 ^9 c. ]; S) D
- 5 4! }: c d; z; c6 Z2 k. I
- 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。
! J: \9 A# v% D8 Q2 b
- l0 S- J5 t, J8 ] b l 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
|