matlab面向对象

一、面向对象编程

1.1 面向过程与面向对象

• 区别：
  • 面向过程的核心是一系列函数，执行过程是依次使用每个函数
  • 面向对象的核心是对象（类）及其属性、方法，每个对象根据需求执行自己的方法以解决问题

• 对象：单个事务的抽象。也可理解为函数和数据的封装

• 面向对象的必要性：

  

1.2 对象的基本概念

1. 类：一组相关的属性和行为的集合，是一个抽象的概念
   • 抽象化：抽象代表现实世界中实体的行为
   • 属性：存储在类中的数据和变量
   • 方法：事物可以执行的操作或行为
   • 初始化：构造一个类并指明固有属性的过程
2. 对象：该类事物的具体表现形式，具体存在的个体

1.3 面向对象的三个特征

• 封装
  • 一个对象就是一个封装了数据和操作这些数据的代码的实体
  • 部分数据和方法只能通过内部访问，避免意外的修改
• 继承
  • 可以复用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行拓展
  • 提供了从特殊到一般的方法
• 多态
  • 一个类实例的相同方法在不同情形有不同表现形式
  • 不同的对象可以通过相同的操作来调用

1.4 MATLAB面向对象编程的用法

新建文件的时候直接新建一个类文件，会自动生成一个标准类模板：

classdef untitled%UNTITLED2 此处提供此类的摘要%   此处提供详细说明propertiesProperty1endmethodsfunction obj = untitled(inputArg1, inputArg2)% 构造函数本身obj.Property1 = inputArg1 + inputArg2;endfunction outputArg = method1(obj, inputArg)% 方法outputArg = obj.Property1 + inputArg;endend
end

注意：

• 类名称要和文件名保持一致
• properties关键字：类属性
• methods关键字：方法
  • 在methods里必须存在一个与类名相同的函数，这个函数的输出变量就是类产生的对象

1.5 实例

定义一只小狗；属性：名字、年龄；初始化：输入名字；方法1：让它坐下；方法2：询问年龄

classdef dogproperties% 小狗的属性nameageend methodsfunction obj = dog(name, age)% 构造函数obj.name = name;obj.age = age;endfunction sit(obj)% 让小狗坐下fprintf('%s is now sitting.\n', obj.name);endend
end

二、面向对象的基本操作

2.1 类的属性和方法

1. 属性

   • 属性的默认值 —— 在属性列表中指定
   • 常量属性：用Constant声明
   • 非独立属性：用Dependent声明，属性值是否取决于其他值
   • 隐藏的属性：通过Hidden声明，用于隐藏内部细节，使对象更简洁

2. 属性的访问权限

   • 语法：（Set / Get）Access = private / protected / public
   • private：只有该类的成员方法可以访问
   • protected：只有该类的成员方法和该类的子类可以访问
   • public：除该类和子类外，在类之外的函数或脚本中也可以访问

3. 方法

   • 构造函数Constructor
     • 构造函数和类的名称相同，用来创建类的实例
     • 一个类的定义中只能有一个构造函数
     • 构造函数只能有一个返回值，即新创建的对象

2.2 类的组合和继承

• 继承是为了提高代码复用性，但也要注重逻辑性

• 实例：有一个车辆类vehicle，现在要创建一个电动车类e_vehicle

  • vehicle.m

    classdef vehicle < handle  propertiesmakeendproperties(SetAccess=protected)car_miles = 0;endproperties(Hidden)yearendproperties(Dependent)car_kmendmethodsfunction obj = vehicle(year, make)obj.make = make;obj.year = year;endfunction descripe(obj)fprintf('%s made in %d.\n', obj.make, obj.year);endfunction run(obj, miles)obj.car_miles = obj.car_miles + miles;endend
    end
    

  • e_vehicle.m

    classdef e_vehicle < vehiclepropertiessocendproperties(Constant)soc_per_mile = 1;   % 常量属性endmethodsfunction obj = e_vehicle(soc, year, make)obj = obj@vehicle(year, make); % 用@调用父类方法obj.soc = soc;endfunction run(obj, miles)run@vehicle(obj, miles);obj.soc = obj.soc - miles*obj.soc_per_mile;endend
    end
    

  • 实例化一个e_vehicle对象ev

    ev=e_vehicle(95,2020,'yiqi')
    

    

  • 假设跑了10英里（调用ev的方法run），查看ev的里程

    ev.run(10)
    ev.car_miles
    

    

  • 跑了10英里后，电量减少了，ev.soc查看从95变成了85

2.3 句柄类和实体类

• handle类是遵循句柄语义的所有类的超类

  • 句柄是引用handle类的对象的变量
  • 多个变量可以引用同一个对象

• handle类是抽象类，无法直接创建该类的实例。可使用handle类派生其他类，可以使其实例为句柄对象的具体类

  classdef MyHandleClass < handle		% 表示MyHandleClass类继承于handle类...
  end
  

• 值类（实体类，Value）：

  • 构造函数返回一个与其赋值变量相关联的对象
  • 复制行为会创建一个独立的副本
  • 值类对象在方法中修改后需要返回对象本身

• 句柄类：

  • 构造函数返回一个句柄对象，该对象是对所创建对象的引用
  • 复制的句柄指向同一块内存，不会创建副本
  • 函数对作为输入参数传递的句柄对象进行修改后，不必返回该对象

例子：

值类dog_value.m

classdef dog_valueproperties% 小狗的属性nameageend methodsfunction obj = dog_value(name, age)% 构造函数obj.name = name;obj.age = age;endfunction sit(obj)% 让小狗坐下fprintf('%s is now sitting.\n', obj.name);endend
end

句柄类dog_handle.m（代码与值类一样，名称不同而已，定义时加上handle）

classdef dog_handle < handleproperties% 小狗的属性nameageend methodsfunction obj = dog_handle(name, age)% 构造函数obj.name = name;obj.age = age;endfunction sit(obj)% 让小狗坐下fprintf('%s is now sitting.\n', obj.name);endend
end

• 分别创建两种类的实例

  

• 复制值类dv，会创建一个独立的副本，即dv_copy与dv是相互独立的，互不影响

  
  • 将dv的age修改成10，但是dv_copy的age没改变

• 复制句柄类dh，句柄指向同一块内存，不会创建副本，即修改其中一个的属性就会影响到另外一个

  • 修改dh的年龄，dh_copy的年龄也被修改了
  

• 值类对象在方法中修改后需要返回对象本身

  • 在值类dog_value.m中添加一个方法set_age用于修改年龄

    • 如下图这样添加是无法修改的，因为值类对象在方法中修改后需要返回对象本身

      function set_age(obj, age)% 修改年龄obj.age = age;
      end
      

    

    • 正确的是：

      • 调用的时候如果只是执行dv.set_age这个方法，dv的age并不会被修改，因为没有返回对象本身

  • 正确的是dv = dv.set_age(2)，这样才能修改dv的age

    function obj = set_age(obj, age) % 修改后需要返回对象本身% 修改年龄obj.age = age;
    end
    

  

• 相比之下，句柄类就会更简单一些

  • 直接添加如下方法，不需要返回对象本身

    function set_age(obj, age)% 修改年龄obj.age = age;
    end
    

    

  • 调用方法set_age后，dh对象的age即被修改

• 判断对象是否相等

  • 对于handle类
    • 可以用**==和isequal**判断是否指向同一块内存（句柄复制）
    • 可以用isequal判断指向不同内存的对象是否属性一致
  • 对于value类
    • 不支持使用==判断相等关系，但可以进行运算符重载
    • 可以用isequal判断相等关系