http://blog.csdn.net/beechina/article/details/50933860

Matlab也可以写面向对象的代码,首先表现在可以定义类,以及可以继承,使用类(class)有很多好处,其中一个重要的好处便是解决变量名冲突和让函数、对象的结构清晰。class的static function可以在不定义类的实例直接调用类的成员函数,比如定义

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  Matlab中的类Classdef_MATLAB Matlab中的类Classdef_matlab_02
  1. classdef tools < handle  
  2.     methods (Static = true)  
  3.         function a = test(b, c)  
  4.             a = b + c;  
  5.         end  
  6.     end  
  7. end  
Matlab中的类Classdef_MATLAB_03

然后可以直接通过

a = tools.test(b, c);
调用函数。

classdel是定义类名,后面的<是表示继承,Matlab允许多重继承,继承自handle类,handle类定义了很多关于object的处理函数,例如addListener以及notify还有delete等对对象的函数,是一个抽象类,不能实例化,具体可以看一下参考文献【2】。

类的方法是放在methods ...end里面。


下面是一个稍微复杂的类的定义

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  Matlab中的类Classdef_MATLAB Matlab中的类Classdef_matlab_02
  1. classdef TensileData  
  2.    properties  
  3.       Material = 'carbon steel';  
  4.       SampleNumber = 0;  
  5.       Stress  
  6.       Strain  
  7.    end  
  8.    properties (Dependent)  
  9.       Modulus  
  10.    end  
  11.      
  12.    methods  
  13.       function td = TensileData(material,samplenum,stress,strain)  
  14.          if nargin > 0  
  15.             td.Material = material;  
  16.             td.SampleNumber = samplenum;  
  17.             td.Stress = stress;  
  18.             td.Strain = strain;  
  19.          end  
  20.       end % TensileData  
  21.    end  
  22.      
  23.    methods  
  24.       function obj = set.Material(obj,material)  
  25.          if ~(strcmpi(material,'aluminum') ||...  
  26.                strcmpi(material,'stainless steel') ||...  
  27.                strcmpi(material,'carbon steel'))  
  28.             error('Material must be aluminum, stainless steel, or carbon steel')  
  29.          end  
  30.          obj.Material = material;  
  31.       end % Material set function  
  32.         
  33.       function modulus = get.Modulus(obj)  
  34.          ind = find(obj.Strain > 0); % Find nonzero strain  
  35.          modulus = mean(obj.Stress(ind)./obj.Strain(ind));  
  36.       end % Modulus get function  
  37.         
  38.       function obj = set.Modulus(obj,~)  
  39.          fprintf('%s%d\n','Modulus is: ',obj.Modulus)  
  40.          error('You cannot set Modulus explicitly');  
  41.       end  
  42.         
  43.       function disp(td)  
  44.          fprintf(1,'Material: %s\nSample Number: %g\nModulus: %1.5g\n',...  
  45.             td.Material,td.SampleNumber,td.Modulus);  
  46.       end % disp  
  47.         
  48.       function plot(td,varargin)  
  49.          plot(td.Strain,td.Stress,varargin{:})  
  50.          title(['Stress/Strain plot for Sample ',num2str(td.SampleNumber)])  
  51.          xlabel('Strain %')  
  52.          ylabel('Stress (psi)')  
  53.       end % plot  
  54.    end  
  55.      
  56.    methods (Access = 'private') % Access by class members only  
  57.       function m = CalcModulus(td)  
  58.          % Over-simplified calculation of Elastic Modulus  
  59.          ind = find(td.Strain > 0); % Find nonzero strain  
  60.          m = mean(td.Stress(ind)./td.Strain(ind));  
  61.       end % CalcModulus  
  62.    end  
  63. end % classdef  
Matlab中的类Classdef_MATLAB_03

在上述代码中,

classdef TensileData

  ...

end

是定义一个TensileData类。代码:

 properties
      Material = 'carbon steel';
      SampleNumber = 0;
      Stress
      Strain
   end
 是定义这个类的属性,也就是C++中类的成员变量。但是和C++不同的是,matlab中的类定义还有一个比较特别的地方的,就是定义依赖属性,如下述代码:

 properties (Dependent)
      Modulus
   end

这表示Modulus这个属性是个依赖属性,它的值是通过其他属性计算得到的,其中Dependent的默认属性值为True。

它的值是通过下面函数实现的:

% Modulus get function

function modulus = get.Modulus(obj)
         ind = find(obj.Strain > 0); % Find nonzero strain
         modulus = mean(obj.Stress(ind)./obj.Strain(ind));
end

类的方法(函数)的定义是以methods ... end的的形式出现的。如下面的类方法的定义:

methods
      function td = TensileData(material,samplenum,stress,strain)
         if nargin > 0
            td.Material = material;
            td.SampleNumber = samplenum;
            td.Stress = stress;
            td.Strain = strain;
         end
      end 
end

该函数块定义了TensileData构造函数方法。上述代码中的最后一个方法 methods (Access = 'private')

中的Access = 'private'表示该方法仅能被类本身访问和修改,是个私有成员方法。其中属性Access又可分为

SetAccess和GetAccess,属性值和Access相同。

面向对象的使用必然导致程序的开销变高,关于相关的讨论可以看一下【1】:

封装后的函数多次调用会话费相当长的时间

所以到底该不该封装,还需取决于实际情况,如果函数本身特别简单,并且会被循环调用,最好还是通过m文件函数的形式。之前MIT大牛给出了更多地建议

  1. 虽然for-loop的速度有了很大改善,vectorization(向量化)仍旧是改善效率的重要途径,尤其是在能把运算改写成矩阵乘法的情况下,改善尤为显著。
  2. 在不少情况下,for-loop本身已经不构成太大问题,尤其是当循环体本身需要较多的计算的时候。这个时候,改善概率的关键在于改善循环体本身而不是去掉for-loop。
  3. MATLAB的函数调用过程(非built-in function)有显著开销,因此,在效率要求较高的代码中,应该尽可能采用扁平的调用结构,也就是在保持代码清晰和可维护的情况下,尽量直接写表达式和利用built-in function,避免不必要的自定义函数调用过程。在次数很多的循环体内(包括在cellfun, arrayfun等实际上蕴含循环的函数)形成长调用链,会带来很大的开销。
  4. 在调用函数时,首选built-in function,然后是普通的m-file函数,然后才是function handle或者anonymous function。在使用function handle或者anonymous function作为参数传递时,如果该函数被调用多次,最好先用一个变量接住,再传入该变量。这样,可以有效避免重复的解析过程。
  5. 在可能的情况下,使用numeric array或者struct array,它们的效率大幅度高于cell array(几十倍甚至更多)。对于struct,尽可能使用普通的域(字段,field)访问方式,在非效率关键,执行次数较少,而灵活性要求较高的代码中,可以考虑使用动态名称的域访问。
  6. 虽然object-oriented从软件工程的角度更为优胜,而且object的使用很多时候很方便,但是MATLAB目前对于OO的实现效率很低,在效率关键的代码中应该慎用objects。
  7. 如果需要设计类,应该尽可能采用普通的property,而避免灵活但是效率很低的dependent property。如非确实必要,避免重载subsref和subsasgn函数,因为这会全面接管对于object的接口调用,往往会带来非常巨大的开销(成千上万倍的减慢),甚至使得本来几乎不是问题的代码成为性能瓶颈。


参考文献:

【1】http://zhiqiang.org/blog/it/class-wrapper-functions-in-matlab.html

【2】http://cn.mathworks.com/help/matlab/ref/handle.html?searchHighlight=handle

【3】http://www.cnblogs.com/magic-cube/archive/2011/11/08/2241580.html

【4】http://anony3721.blog.163.com/blog/static/5119742011911111232557/