Lu基于系统内置对象创建扩展数据类型，小矩阵乘效率测试

 Lu基于系统内置对象创建扩展数据类型，小矩阵乘效率测试

    本例中，我们将基于系统内置实数数组创建矩阵（matrix）类型，即：基本类型为luDynData_realarray（标识实数数组），扩展类型为matrix（标识矩阵）。为了简单，我们仅处理二维实数数组即矩阵类型。

    基本要点：

    （1）为扩展类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。

    （2）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。

    （3）为扩展类型matrix编写其他操作函数（本例未提供）。

    （4）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>#include <iostream>#include <math.h>#include "lu32.h"#pragma comment( lib, "lu32.lib" )using namespace std;luKEY Matrix=-1000;//标识矩阵类型，最终的Matrix由LockKey决定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 {wcout<<pch;}void _stdcall DelMatrix(void *me)//用于LockKey函数，因为是基于系统内置实数数组创建矩阵，故该函数什么也不做{}LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator)//运算符重载函数，用于LockKey函数{LuData a;luRealArray *pRealArray1,*pRealArray2,*pRealArray3;luVOID i,j,k,m,n,u,v;double *pa,*pb,*pc;luMessage pMessage;wchar_t wchNum[32];char chNum[32];a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;switch(theOperator){case 2://重载运算符*pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);pRealArray2=(luRealArray *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);if(!pRealArray1 || !pRealArray2) break;//对象句柄无效，不是实数数组if(pRealArray1->DimLen!=2 || pRealArray2->DimLen!=2) break;//不是二维实数数组（矩阵）if(pRealArray1->Dim[1]!=pRealArray2->Dim[0]) break;//维数不匹配pRealArray3=(luRealArray *)NewSysObj(luDynData_realarray,pRealArray1->Dim[0]*pRealArray2->Dim[1],2);//创建矩阵对象if(!pRealArray3) break;pRealArray3->Dim[0]=pRealArray1->Dim[0]; pRealArray3->Dim[1]=pRealArray2->Dim[1];//设置矩阵维数大小pa=pRealArray1->Array; pb=pRealArray2->Array; pc=pRealArray3->Array;m=pRealArray1->Dim[0]; n=pRealArray1->Dim[1]; k=pRealArray2->Dim[1];for(i=0; i<m; i++)//矩阵乘{for(j=0; j<k; j++){u=i*k+j; pc[u]=0.0;for (v=0; v<n; v++){pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];}}}FunReObj(hFor);//告诉Lu，返回一个动态对象a.BType=luDynData_realarray; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pRealArray3;break;case 25://重载运算符.*pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);pRealArray2=(luRealArray *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);if(!pRealArray1 || !pRealArray2) break;//对象句柄无效，不是实数数组if(pRealArray1->DimLen!=2 || pRealArray2->DimLen!=2) break;//不是二维实数数组（矩阵）if(pRealArray1->Dim[0]!=pRealArray2->Dim[0] || pRealArray1->Dim[1]!=pRealArray2->Dim[1]) break;//维数不相同pRealArray3=(luRealArray *)NewSysObj(luDynData_realarray,pRealArray1->ArrayLen,2);//创建矩阵对象if(!pRealArray3) break;pRealArray3->Dim[0]=pRealArray1->Dim[0]; pRealArray3->Dim[1]=pRealArray1->Dim[1];//设置矩阵维数大小for(i=0;i<pRealArray1->ArrayLen;i++) pRealArray3->Array[i]=pRealArray1->Array[i]*pRealArray2->Array[i];//矩阵点乘FunReObj(hFor);//告诉Lu，返回一个动态对象a.BType=luDynData_realarray; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pRealArray3;break;case 46://重载函数newa=ExeOperator(mm,xx,hFor,theOperator,luDynData_realarray);//直接调用基本类型luDynData_realarray的new函数if(a.VType==luDynData_realarray) a.VType=Matrix;//设置扩展类型为自定义的Matrix类型break;case 49://重载函数opMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);if(!pMessage) break;pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);if(!pRealArray1) break;//对象句柄无效，不是实数数组if(pRealArray1->DimLen!=2) break;//不是二维实数数组（矩阵）pa=pRealArray1->Array;m=pRealArray1->Dim[0]; n=pRealArray1->Dim[1]; k=0;for(i=0; i<m; i++)//输出矩阵{pMessage(L"\r\n"); k+=2;for(j=0; j<n; j++){_gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}wchNum[u]='\0';pMessage(wchNum); pMessage(L"  "); k+=2;}}pMessage(L"\r\n"); k+=2;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break;default:break;}return a;}void main(void){void *hFor;//表达式句柄luINT nPara;//存放表达式的自变量个数LuData *pPara;//存放输入自变量的数组指针luINT ErrBegin,ErrEnd;//表达式编译出错的初始位置和结束位置int ErrCode;//错误代码void *v;wchar_t ForStr[]=L"o{new[matrix,2,3,data: 0.,1.,2.;3.,4.,5.]*new[matrix,3,2,data: 1.,2.;3.,4.;5.,6.]}";//字符串表达式，矩阵乘//wchar_t ForStr[]=L"o{new[matrix,2,3,data: 0.,1.,2.;3.,4.,5.].*new[matrix,2,3,data: 1.,2.,3.;4.,5.,6.]}";//字符串表达式，矩阵点乘LuData Val;if(!InitLu()) return;//初始化Luwhile(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix++;}//锁定一个键，用于存储矩阵扩展类型Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix;//定义整数常量SetConst(L"matrix",&Val);//设置整数常量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wcout.imbue(locale("chs"));//设置输出的locale为中文  ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式if(ErrCode){wcout<<L"表达式有错误！错误代码："<<ErrCode<<endl;}else{LuCal(hFor,pPara);//计算表达式的值}LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix，本例中，该函数可以不用FreeLu();//释放Lu}

    习题：

    （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）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)=
    a=new[matrix,2,2,data:1.,2.,2.,1.],
    b=new[matrix,2,2,data:2.,1.,1.,2.],
    c=new[matrix,2,2,data: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"}

    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,data:1.1,2.,2.,1.], b=new[matrix,2,2,data:2.,1.,1.,2.], c=new[matrix,2,2,data: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

    结果：

4. 5.
5. 4.
time=0.875 seconds.
请按任意键继续. . .

    Matlab 2009a 代码：

a=[1.,2.;2.,1.];
b=[2.,1.;1.,2.];
c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];
tic,
d=a*b;
for i=1:1000000
    d=d*c*b;
end
d,
toc

    结果：

d =

     4     5     5     4

Elapsed time is 2.903034 seconds.

    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。