matlab类—1

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转载最新推荐文章于 2026-08-23 16:39:38 发布 834 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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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classdef tools < handle
methods (Static = true)
function a = test(b, c)
a = b + c;
end
end
end

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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classdef TensileData
properties
Material = 'carbon steel';
SampleNumber = 0;
Stress
Strain
end
properties (Dependent)
Modulus
end
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 % TensileData
end
methods
function obj = set.Material(obj,material)
if ~(strcmpi(material,'aluminum') ||...
strcmpi(material,'stainless steel') ||...
strcmpi(material,'carbon steel'))
error('Material must be aluminum, stainless steel, or carbon steel')
end
obj.Material = material;
end % Material set function
function modulus = get.Modulus(obj)
ind = find(obj.Strain > 0); % Find nonzero strain
modulus = mean(obj.Stress(ind)./obj.Strain(ind));
end % Modulus get function
function obj = set.Modulus(obj,~)
fprintf('%s%d\n','Modulus is: ',obj.Modulus)
error('You cannot set Modulus explicitly');
end
function disp(td)
fprintf(1,'Material: %s\nSample Number: %g\nModulus: %1.5g\n',...
td.Material,td.SampleNumber,td.Modulus);
end % disp
function plot(td,varargin)
plot(td.Strain,td.Stress,varargin{:})
title(['Stress/Strain plot for Sample ',num2str(td.SampleNumber)])
xlabel('Strain %')
ylabel('Stress (psi)')
end % plot
end
methods (Access = 'private') % Access by class members only
function m = CalcModulus(td)
% Over-simplified calculation of Elastic Modulus
ind = find(td.Strain > 0); % Find nonzero strain
m = mean(td.Stress(ind)./td.Strain(ind));
end % CalcModulus
end
end % classdef

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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/

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