matlab定义对象,MATLAB面向对象编程：类与对象 | 学步园

类(class)

类是一种数据类型，与普通的数据类型不同的是类不仅包含数据，还包含对数据的操作，类把数据和数据操作方法封装在一起，作为一个整体参与程序的运行。类具有可继承性，创建一个新的类的时候，可以在一个基类中添加成员派生出新类。类的变量和类的实例是不同的，类的实例是动态分配在内存区域，通常称类的实例为“对象”，同一个类可以有不同的实例存在，他们各自有自己的数据，但是数据操作方法是相同的。类的变量可以看作是一个指针，指向类的实例。

在MATLAB中，为了更好地进行数据的封装，更加抽象地描述对象，也定义了类。

1 建立一个类

通常一个类应该包含四个基本的成员函数：

构造函数 ―― 与类名相同，可以在其中完成成员初始化的工作；

显示函数 ―― 名为display，用于显示成员的数据；

赋值函数―― 名为set，用于设置类成员的数值；

取值函数 ―― 名为get，用于读取类成员的函数。

与C＋＋的类不同的是，MATLAB的类不需要特别的析构函数。如果类用到了一些特殊的内容需要释放的话，可以编写一个成员函数，比如classclear，用包来释放所占用的资源。

下面用一个简单的例子类介绍一些类如何使用。

例：定义一个名为list的类，它有两个数据成员x和y，希望通过一个成员函数prod()来获取x和y的乘积。本例的类是这样的：

类名： list

成员变量：x，y

成员函数：

list：构造函数

display：显示函数

get：取值函数

set：赋值函数

prod：计算函数

现在就来建立它。

(1) 在工作目录上建立一个子目录(以笔者的习惯为例)：

cd E:\MyProgram\matlab7\chap4

mkdir @list  %创建新的文件夹，名为@list

类名前面要加上一个字符'@’，对于这样形式的目录里所有保存的M文件，MATLAB都认为是类的成员函数。

(2) 编写5个成员函数的M文件保存在E:\MyProgram\matlab7\chap4\@list 目录下:

% 构造函数list.m：x和y的初始化， function 返回变量=函数名(输入变量)

function d = list(x,y)

d.x=x;

d.y=y;

d=class(d,'list');

% 显示函数display.m

function display(d)  %无返回变量

fprintf('list class:\n');

fprintf('x=%d\n',d.x);  %

fprintf('y=%d\n',d.y);

% 获取函数get.m

function val = get(d,prop_name)  %function 返回变量=函数名(输入变量)

switch prop_name  %变量名可能是x，也可能是y

case 'x'

val=d.x;

case 'y'

val=d.y;

otherwise

error([prop_name,'is not a valid list property']);

end

%set.m

function d = set(d,varargin)  %function 返回变量=函数名(输入变量)？？？

argin=varargin;

while length(argin)>=2,

prop=argin{1};

val=argin{2};

argin=argin(3:end);

switch prop

case 'x'

d.x=val;

case 'y'

d.y=val;

otherwise

error('Asset properties:x,y');

end

end

%prod.m

function z=prod(d)

z=d.x*d.y;

(3) 在MATLAB命令行中进行如下操作：

d=list(11,22)

list class:

x=11

y=22

prod(d)

ans=

242

d=set(d,'x',7);

get(d,'x')

ans=

7

prod(d)

ans=

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下面对操作步骤中的细节加以详细解释。

1.1. 类的创建

创建一个新的类，首先需要在构造函数中用结构类型struct建立一个结构变量，包含所需要的成员变量。注意，这里不用考虑成员函数(只考虑数据成员)。然后用class命令将其转换成类，并返回。class命令的语法很简单：

类变量 = class(结构变量,'类名');

这里类名和构造函数名相同(上例中都为list)。

程序中要创建这个类的新的变量时，只需调用其构造函数，返回的变量就属于这个类的了。当然，这里的list.m太过简单，没有任何变量检查，使用中还可以根据情况添加一些扩充功能。

1.2. 类成员变量的赋值

本例中，类的成员变量是在构造函数中赋值的。MATLAB中，类成员变量都是private的，必须在成员函数中访问，因此就不能像struct那样，用d.x和d.y等形式访问其成员变量了。不过，这个问题不严重，编写一个专门的成员函数get函数就行了(跟C++一样对数据进行了保护)。另外，成员函数的调用跟普通的函数一样。注意在get和set函数中，成员变量是以字符串的形式指定的，要通过字符串比较的办法进行区分，然后对输出变量进行赋值。本例中的set函数支持同时对两个成员变量赋值，因此用到了不定长输入产生表varargin，例如：

d = set(d,'x',12) % 只对其中一个成员变量赋值

list class:

x=12

y=22

d = set(d,'x',23,'y',34)  % 同时对两个成员变量赋值

list class:

x=23

y=34

1.3. 成员变量的显示

成员变量display不是必须的，不过它可以显示类的有用信息。如果在命令行上输入一个类变量，不加分号就回车，这时其display函数就自动调用。在该函数中，可以显示任何与该类信息相关的信息，当然也可以是不相关的。

1.4. 工作目录

一个工作目录下可以放置多个类目录。通常可以把大程序按功能分开，用类重新组织起来，使程序更具有结构化，增强其可读性。

2  在类中引用方法(方法：就是成员函数)

2.1． 实现方法函数

类的方法(class methods)是指M文件编写的以类的对象作为输入产生的函数。

在OO中，我们说一个类有方法和字段，也可以说它有成员函数和成员变量，函数和变量是程序层面的术语，而方法和字段是设计层面的术语，即方法=成员函数，字段=数据成员。一个特定的类的方法通常要保存在这个类的目录中。如上一小节中

@list 的方法函数存储在 @list路径下。

对方法的调用方式和对普通函数的调用方式是相同的，其命令格式为：

[输出1,输出2,…] = 方法名称(对象名，参数1，参数2,…);

但是必须注意，方法函数中如果对类的成员变量进行了改变(set)，就必须将改变后的类变量作为输出变量返回，否则在原工作空间中的类变量的成员变量不能得到更新。例如：

???

d = list(10,20);%调用构造函数构造了一个list类型的对象d，d.x=10,d.y=20

set(d,'x',23,'y',34);

d

list class:

x=10

y=20

可以看到，调用set函数而不将返回结果重新赋值给d，着d的x和y两个成员变量仍然保持原来的数值。

2.2． 私有方法(私有成员函数)

私有方法是指只能被同类的其他方法所调用的方法，其对应的M文件存在类目录的private子目录下。例如，如果list类有私有方法，就应该将它们保存在@list/private目录下。私有方法的作用域子限于list这个类中，而不能够被MATLAB命令行调用，或者被上一层类的方法调用。

2.3． 辅助函数

在设计类的时候，有些工作需要由一些特定的函数来完成，但这些函数并不一定直接对类的对象操作，这些函数通常被称为辅助函数(helper funtions)。辅助函数可以是类方法文件中的一个子函数，也可以是一个独立的私有函数。

2.4． 类方法的调用

在MATLAB中，可以采用与调试程序相同的命令对类方法进行调试，唯一不同的是对类方法的调试必须在命令行中添加类的路径。例如使用dbstop命令(停止调试)对display进行调试的时候，需要用如下的命令：

dbstop  @list/display

当然，也可以在M文件编辑/调试器中直接设置断点进行调试。

3   类的继承和集成

MATLAB中的类对象可以集成其他类对象的属性，当一个子类从父类中继承了属性后，在子类中将包括父类的所有成员和方法。继承的概念是面向对象编程中的一个重要特性，子类可以很方便的引用父类中已经定义的方法。类的继承由两种方式：简单继承和多重继承。类集成的概念有点类似于嵌套，是指类对象的域中包括另外一个对象的情形。

3.1. 简单继承

简单继承是指子类从一个父类继承属性，子类中也包括它自己的一些新的属性。对于父类的操作可以应用到子类上来，而对于子类中不属于父类的方法则不可以应用到父类上去。

通常可以使用class函数来实现类的继承。

子类对象名 = class(子类对象名,'子类类名',父类对象名);

3.2. 多重继承

多重继承是指子类从多于一个父类中继承属性。子类中包含所有从父类中继承来的属性，还包括它自己的属性。

3.3. 类的集成

类的集成是指一个类可以把另外的类作为自己的一个成员变量。被嵌入的类对象的方法函数值能通过外层对象的方法函数调用。