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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)。; }) v( i5 G6 k: x# T" z% a* o
: N" \' }% I! J: g$ `3 O% R2 m 基本要点:6 }/ P8 E8 ^$ ^: A3 W/ h
) u* E& [! v& K" w (1)编写生成矩阵(matrix)的函数NewMatrix和销毁矩阵的函数DelMatrix。/ v6 Y: {8 v( O" O& w. k) n" R6 t
# A! `9 Q; `3 p6 M
(2)为自定义类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
~5 Y( y( t, Q( b! W0 @. @! s' \ _7 R5 Q
(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 E0 G5 g. S5 o
* B/ L3 |/ W+ x8 w (4)为自定义类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。
7 N& E- G! Q: `8 V4 J) {
+ i( k$ ~7 i" g7 b. Y (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 K& V/ v+ h, n; U w4 O8 d* f
- #include <iostream>
- ' f/ l, Q% p4 T+ v0 s6 T6 s2 `( {
- #include <math.h>
- . x( [( W% d7 a( D3 \3 H6 [# T) h\\" S- G
- #include "lu32.h"
- 1 U; ^5 m6 d5 |) N
- #pragma comment( lib, "lu32.lib" )
- 3 \& C0 X: b5 o: ?9 x$ \
- using namespace std;
- + B- o+ C# j2 G5 k
- //自定义矩阵 Y1 A/ p3 H\\" u) f
- class myMatrix- G+ k) _\\" ]9 m3 Q
- {
- 9 b8 b) E! [& ?2 d$ \6 p
- public:
- - S) K$ d* a/ x2 Y
- double *Array; //数据缓冲区( _, ~0 ~! ?& f) g1 s! ^7 E8 V6 F* K
- luVOID ArrayLen; //数据缓冲区长度
- , Z3 _% W% Z, E% v
- luVOID Dim[2]; //矩阵维数( q6 q& |! t8 I# [% I! j# g! X
- myMatrix(){Array=NULL; ArrayLen=0; Dim[0]=0; Dim[1]=0;}2 P\\" J8 P9 V5 f4 g
- ~myMatrix()
- # U: G8 r\\" ~ {
- {
- $ _8 B$ Q' m& d% b) [\\" d) N
- if(Array) delete[] Array;
- 5 ^& K) X0 X( N4 b% G
- }7 ~3 I# o9 e9 E, o3 R7 N& }
- };\\" I) K! u9 y5 \( p
- luKEY Matrix=-1000; //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定
- . d+ |# U! n t. ^1 R# n2 l
- 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
- ) |( L4 w' p/ p9 u% [
- {
- % n, n. f) v; k% D+ M$ p
- wcout<<pch;
- ; K9 D! d1 J7 g* s/ U/ G$ g( X7 c
- }
- / f% ^3 B* G$ [
- void _stdcall DelMatrix(void *me) //用于LockKey函数及InsertKey函数,使Lu能自动销毁myMatrix对象, @% v) @* E' j
- {8 s; D5 r9 j% {$ [) d4 S( ~
- delete (myMatrix *)me; ]1 ^: N t7 v
- }2 j; V; O: o, D4 J, J: o8 L. D5 o
- myMatrix * _stdcall NewMatrix(luVOID m,luVOID n) //生成一个myMatrix对象# v; J& D2 s3 _6 O7 y4 |0 @# e
- {
- 8 E' a6 [& w0 r3 c9 _
- myMatrix *pMatrix;
- + {7 p( X9 a0 `4 x# ~- U% n
- luVOID k;* H0 Q6 I7 {' E+ s0 H3 x+ G- n4 o: X
- double *pa;. b9 O# D n' |6 @$ C7 U
- char keyname[sizeof(luVOID)];7 v\\" |! P% L3 u: x
- void *NowKey;
- + x$ G' l) r; u6 m6 ], z& L) ^
- k=m*n;
- , ^% x/ H, ^2 Y( J; \
- pMatrix=(myMatrix *)GetBufObj(Matrix,keyname);//先尝试从缓冲区中获取一个矩阵对象
- & a; H k( d3 ~/ v4 |
- if(pMatrix)/ R& R, i* ]( j2 d; x& _6 f
- {8 G. M2 E* o$ E- y( U4 U
- if(pMatrix->ArrayLen!=k) //重置矩阵的大小
- \\" O( H& A( U. ~: ~\\" r
- {# i, v) B/ _% B' E, Q
- pa=new double[k];) ~: F' H5 \7 O0 W6 X
- if(!pa)
- 4 z \8 l6 D8 C& x5 }6 M) F
- {
- + [( ^0 P* ~$ Y\\" [
- DeleteKey(keyname,sizeof(luVOID),Matrix,DelMatrix,1); //将矩阵对象放回缓冲区
- * |3 g. m1 j5 [8 O$ L+ f1 u
- return NULL;
- 1 ~9 \; y5 i3 B% t+ N
- }
- : N4 g9 G9 ^! q1 j* U# r% O
- delete[] pMatrix->Array;2 s6 S' V E8 P
- pMatrix->Array=pa;4 Z! L; t/ E! {- ?! z
- }9 [/ V\\" }/ I2 k\\" v; j5 d' G A p
- }
- 4 r7 [' }6 i9 h
- else; o1 B- A- J8 j, ~
- {6 |6 i+ U% }! J. L. D' j
- pMatrix=new myMatrix; //创建矩阵对象
- + o5 @' l/ @+ i/ T* ?# O9 q% G' Q
- if(!pMatrix) return NULL;
- 5 o* f' A: P& c* H' P6 `
- pMatrix->Array=new double[k];
- & W2 ] L; |( |0 k8 Z' Z: C$ b
- if(!pMatrix->Array)9 U( _. ?. z- ~) [' [% u/ i
- {; K5 x4 o. {: ^
- delete pMatrix;( g3 Y2 I6 b! S; h0 {8 J9 |
- return NULL;
- 7 N' V7 n) ]6 M) u9 P' f
- }
- ' p; O5 ~8 W |
- if(InsertKey((char *)&pMatrix,-1,Matrix,pMatrix,DelMatrix,NULL,0,NowKey)) //将矩阵对象注册到Lu b8 K% }$ g3 m6 ]
- {- I! v' ~0 q4 K) K6 T. k2 R\\" i
- delete pMatrix;
- 3 `& @- V* \$ K: a5 i
- return NULL;: h- O! D! l3 K3 D. b4 P2 l
- }- G5 ]( G* g0 l. O6 M
- }3 J\\" k7 j. \; @4 p' }/ U# E
- pMatrix->ArrayLen=k; pMatrix->Dim[0]=m; pMatrix->Dim[1]=n;
- 1 ?6 ]; U( ]9 n
- return pMatrix;2 j/ m* f; h, _3 G6 V
- }: ]& L2 p2 R! E, J9 b
- LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator) //运算符重载函数,用于LockKey函数
- * v. X @$ h- \) m0 I$ o
- {
- 1 h2 t! b/ X4 Q7 t, c5 u
- LuData a;
- 4 b' x\\" V% ~8 B. b h9 x
- myMatrix *pMatrix1,*pMatrix2,*pMatrix3;3 ~: L1 @* C/ v! Y+ ?8 ]3 H9 `+ B
- luVOID i,j,k,m,n,u,v;1 i! I3 U; f7 V+ w* |
- double *pa,*pb,*pc;
- 2 t) k& f- K) |7 o/ A% V
- luMessage pMessage;
- 8 q) ~8 s, C4 ^. v% m- k% j) k
- wchar_t wchNum[32];7 P/ F& a2 |4 W3 O! \0 M) @
- char chNum[32];; ~# t1 ]+ y- u3 ~) d6 U$ {
- a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;) ]5 \1 G/ t8 Y/ B% q. d3 x
- switch(theOperator)
- 6 m. n4 z4 T$ i, C# p
- {2 |* e+ @4 [* X0 }
- case 2: //重载运算符*
- {3 M L& t. f: |8 I
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);% J S. w& l* [3 o+ }1 U _
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 9 W K: v3 A% K& O+ u1 m% r/ D4 l& w$ }
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- \\" X/ o4 g& J- c! h+ X) A
- if(pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[0]) break; //维数不匹配/ P2 t$ l8 B3 F) o N& G% f P6 D6 a
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix2->Dim[1]); //生成新矩阵3 _/ v3 d, u( F3 O8 {
- if(!pMatrix3) break;; I) s* }; q+ R) }
- pa=pMatrix1->Array; pb=pMatrix2->Array; pc=pMatrix3->Array;
- ) Q5 T+ z+ J9 g2 M
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=pMatrix2->Dim[1];
- 3 x3 e7 u; P9 M: O+ T5 I
- for(i=0; i<m; i++) //矩阵乘7 m. r& }8 p( {- S
- {
- ) ~ F. P2 S+ f
- for(j=0; j<k; j++). f8 {' N* g1 a( r
- {
- , T0 M& l6 v4 G! |
- u=i*k+j; pc[u]=0.0;
- 5 ?/ y9 S2 a$ o9 x; z ^
- for (v=0; v<n; v++)
- & Q1 |) u- j' x% W3 j( r0 B$ D\\" ]
- {
- ( z3 U0 T% L+ t9 K& D& ^
- pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];) R' ?0 M! B: a: d/ U$ H
- }6 ^0 b: c- P/ K$ s* e: @6 t6 Y1 U
- }
- 8 c7 J- ~7 K6 ^& H
- }$ f( M# s, Q4 H2 d4 g. L\\" ^
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象- B0 e7 K. J' D
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- + X9 `6 \/ l! q
- break;
- / E' H* I+ N! s) Z
- case 25: //重载运算符.*
- $ u/ x, m8 c4 @7 \
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- ) ~7 U\\" J+ T! ^
- pMatrix2=(myMatrix *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),Matrix);0 `5 L$ @7 W7 ?' r4 T9 E* O2 z
- if(!pMatrix1 || !pMatrix2) break; //对象句柄无效,不是矩阵4 Z\\" ^$ M5 N\\" `( l
- if(pMatrix1->Dim[0]!=pMatrix2->Dim[0] || pMatrix1->Dim[1]!=pMatrix2->Dim[1]) break; //维数不相同
- + O4 c7 r; M5 o- T/ P9 C! h4 {8 @, s
- pMatrix3=NewMatrix(pMatrix1->Dim[0],pMatrix1->Dim[1]); //生成新矩阵4 @) s. z: O\\" G C+ a* j) n
- if(!pMatrix3) break;- }( H/ T; b' C# b
- for(i=0;i<pMatrix1->ArrayLen;i++) pMatrix3->Array[i]=pMatrix1->Array[i]*pMatrix2->Array[i]; //矩阵点乘
- 2 P$ c3 c' i. [0 U: K$ E1 g) E( x& u7 J
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象
- $ E+ C1 U+ D( j6 C; G3 q: e8 n% O
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3; j) W! A. e- v; R9 u\\" ^0 g- V2 W
- break;\\" R4 I7 L H& q& t6 v& j
- case 46: //重载函数new, c0 d& Q' C% S+ |* E0 k
- if(mm<2) break;
- $ T! G! b8 f! I4 v
- if((xx+1)->x<1 || (xx+2)->x<1 || (xx+1)->BType!=luStaData_int64 || (xx+2)->BType!=luStaData_int64) break;
- 7 ~% ?# E' k' M- ]\\" ?6 w9 m0 b
- pMatrix3=NewMatrix((luVOID)(xx+1)->x,(luVOID)(xx+2)->x);//生成新矩阵
- 2 v: q! w! f: F5 q6 H* R
- if(!pMatrix3) break;9 o\\" W! F\\" ?8 d8 m( W, g# X
- for(j=0,i=3;i<=mm;i++,j++) //赋初值
- & b+ B( V! W2 _0 R$ w, ^+ \
- {
- 3 T3 y6 G# d7 Q( G
- if(j>=pMatrix3->ArrayLen) break;
- 6 ~( X+ s& H/ w- x% W8 c% ~) L( y
- if((xx+i)->BType!=luStaData_double) break; //只接受实数参数0 s8 ?' j: u% g7 [5 O Q0 U3 P7 W6 `
- pMatrix3->Array[j]=*(double *)&((xx+i)->x);
- ! a% I' Y+ L- k; \, h9 S$ @
- }
- R4 M- e( S# ^+ ?/ y
- FunReObj(hFor); //告诉Lu,返回一个动态对象7 _, D2 u$ m. m3 S
- a.BType=Matrix; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pMatrix3;
- 1 Y' L9 Z/ V\\" A' }0 Z\\" `7 D% N
- break;' ~2 J' v j% n' i; E
- case 49: //重载函数o
- . p( Q6 i3 B6 g
- pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);
- ; N. V/ B# _5 |$ J0 ?3 x) V
- if(!pMessage) break;3 _' f, C: Y\\" X/ _\\" [: u7 p
- pMatrix1=(myMatrix *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),Matrix);
- 2 ^) J' K* s! W; b5 |
- if(!pMatrix1) break; //对象句柄无效,不是矩阵
- * D3 a# x# Z% J+ W# h T: m: c
- pa=pMatrix1->Array;\\" N2 e O' V0 ^& J% o
- m=pMatrix1->Dim[0]; n=pMatrix1->Dim[1]; k=0;' z: d5 Q& N3 R+ N- B y1 [. q
- for(i=0; i<m; i++) //输出矩阵+ v\\" `- N) X. E
- {
- & w2 v* u9 F) u/ D7 M4 k f
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;
- w0 G\\" {9 w$ o' d3 b3 s
- for(j=0; j<n; j++)4 Q& N S& E2 k4 f, O5 V
- {' U3 ]# k\\" A% l; k1 i9 B, F8 j
- _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);+ h' d9 o' \$ a2 V! d7 t, I7 s
- for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}
- 0 N# z4 O! q4 H4 H, R
- wchNum[u]='\0';
- * R- s5 V7 J9 l\\" U
- pMessage(wchNum); pMessage(L" "); k+=2;; ?; B% g3 O' m/ N5 U
- }
- 8 j4 s+ F$ I) q. z6 `, Z0 K: n
- }1 |; _1 a8 w% h\\" S
- pMessage(L"\r\n"); k+=2;/ H( M9 p9 ~! H. @
- 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
- + }' F5 Z8 z& b' P\\" U5 @- N# v% X
- break;
- ( l d ~9 B& H
- default:- U: k* ~, K& w
- break;
- 0 T- C\\" F1 ]! \5 ^3 Q) b: \
- }
- $ J\\" ?9 ?% n. B- U. I$ Y& S, G
- return a;1 f) i- N9 T$ ?- X; Z
- }/ \\\" G\\" o, l7 w6 F6 o
- void main(void)
- N0 W\\" a3 G! j0 ^: V; h; x
- {
- + o) R! C/ Q1 Z7 y( @1 u
- void *hFor; //表达式句柄& s$ h) `; D* _' \ c, o
- luINT nPara; //存放表达式的自变量个数
- 4 Z4 E& X8 v7 V0 \
- LuData *pPara; //存放输入自变量的数组指针
- 1 q8 o5 O$ c& R* r
- luINT ErrBegin,ErrEnd; //表达式编译出错的初始位置和结束位置
- & x3 U+ o$ B& l
- int ErrCode; //错误代码
- * d( k7 r; m6 {: q. x& q
- void *v;
- ) h3 W; ]\\" Q& q: l6 C7 ? L& k
- 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
- # ^: k1 B7 ]' c. _
- //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
- : X' f; j) X: j# }/ B4 f- @
- LuData Val;
- $ O+ T1 |/ B4 E$ ^; Z! y
- if(!InitLu()) return; //初始化Lu- A1 Q. I9 `$ @& Y+ u) E
- while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix--;} //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型+ U8 F2 s. b# _, L2 ` u4 N) j* B. B8 G
- $ M1 i7 f! B- r4 Z8 q( ]. F
- Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix; //定义整数常量
- \\" @% L; j( }. A4 a! T\\" z
- SetConst(L"matrix",&Val); //设置整数常量; W' m8 \ D7 x1 Y
- 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' X5 J: X, y# L( R& T! r k4 Q
- wcout.imbue(locale("chs")); //设置输出的locale为中文- u+ E4 Z7 @& X2 m
-
- ) o! B' r/ k, F, s' e5 \2 Z& m
- ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式
- ! K& N4 Q: K v\\" I. L
- if(ErrCode)9 ~( u! a4 H# u
- {$ A0 @% [, Y7 ^, G$ ~! e, H% M
- wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;+ x- Y; J$ S1 j8 g. X
- }2 D: U3 t9 P9 H) o0 J
- else9 ^* b6 V! _/ ]\\" U; Y! u8 R
- {
- 9 l/ d5 o1 g! z' g, J
- LuCal(hFor,pPara); //计算表达式的值' f0 p; [% n$ D, C+ N T$ V5 q- k
- }
- . Q' p* B- I' S* c) A8 P. t
- LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用1 g, s) l' L) l' A\\" a$ m' b
- FreeLu(); //释放Lu' h/ n4 r; L; U1 y5 ^
- }
习题:9 i9 n3 K# f: d) ^+ I" N
q2 g& l+ z" V& b3 S' |# T (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+ s2 `" l
+ K- r! 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)=
: q6 L3 p) z& j( M( ^8 |- K - a=new[matrix,2,2: 1.,2.,2.,1.],# e5 v' q0 ^2 S) n
- b=new[matrix,2,2: 2.,1.,1.,2.],
# [' g6 d' `( c% m. c0 }# a - c=new[matrix,2,2: 2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],
) n: S6 e8 [& o2 a; l9 ~ - t=clock(),; O\" _0 L% p! | @% k2 |: b
- d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},
) Y! ~: ?, b* ^0 n - 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.
3 L/ ^0 e\" a& h% V4 k' J, ] - 5. 4.- p/ s% t4 E1 I* G
- time=0.797 seconds.4 i( g& [% [1 P$ X4 V& B
- 请按任意键继续. . .
复制代码 Matlab 2009a 代码:- a=[1.,2.;2.,1.];
- t# Z( Y1 q5 \( P; B\" j - b=[2.,1.;1.,2.];, a/ s P5 ^. r\" I/ C% R1 v
- c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];( V. N5 y. w4 {' w3 `
- tic,
2 R3 |5 `7 K/ j9 @. L5 p - d=a*b;7 T$ H8 T+ l8 h1 j) r: p! U
- for i=1:1000000\" X; ]) {- }$ D% h) l
- d=d*c*b;
: C- L1 y- O2 U. P - end
* P' w1 c+ R5 o; ]% ^ - d,6 C6 [3 g1 k/ {) e$ [
- toc
复制代码 结果:- d =
2 b7 J2 Y1 f: j5 e) K! d1 i9 c7 U - 4 56 a6 K/ F: v4 M0 q) A
- 5 4) X7 [8 O3 X6 U5 L( j9 s) K
- 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。/ f' R9 y5 \% }* V
) i$ h B$ C0 ]9 n1 R 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
|