Matlab面向對象編程基礎

DeepLab是一款基於Matlab面向對象編程的深度學習工具箱，所以了解Matlab面向對象編程的特點是必要的。筆者在做Matlab面向對象編程的時候發現無論是互聯網上還是書店里賣的各式Matlab編程書上都對Matlab面向對象所提甚少甚至沒提。因此在DeepLab的使用說明書中專門添加Matlab面向對象編程基礎是有必要的。
第一節 Matlab面向對象大體結構
代碼清單2.1.1

classdef className<handle & superclass1 & superclass2
    properties
        property1;
        property2;
    end
    methods
        function F1 = Func1(class_obj,parameter1)
            ...
        end
        function class_obj = Func2(class_obj)
            ...
        end
    end
    methods(Static)
        function display(class_obj)
            disp(class_obj.property1);
            disp(class_obj.property2);
        end
    end
end

解釋：在這段代碼中，classdef關鍵字后給出了類名，className<handle說明handle是className類的父類（繼承性），className可以使用handlle類中除指明privacy（類的私有屬性，只允許該類的函數或變量訪問）的所有函數。className可以從多個父類中繼承（多態性），方法就是在多個父類名間加入‘&’。如果一個類沒有父類，則classdef后接類名后什么都不用寫。properties關鍵字給出類的屬性。methods關鍵字給出類的方法（函數）。特別要注意的是，如果一個類有靜態方法，即該方法和具體的對象無關而是類所固有的方法，則該類函數應單獨寫入一個methods之內並在其后加上（Static）。
第二節 如何調用methods中的函數
代碼清單2.2.1

obj = className;
obj.Func1(parameter1);
obj.Func2;
className.display(obj);

解釋：這段代碼是基於在清單2.1.1中給出的類定義衍生的。第一句話用類className創造了一個實例obj。第二句話實例obj調用類中函數Func1，這里要注意雖然在Func1的定義中有兩個參數，一個是class_obj，另一個是parameter1，但是在調用的時候僅寫parameter1就足夠了，class_obj是系統自動傳入的。如果參數調用的時候寫class_obj則會報錯（錯誤提示：傳入過多參數）。同理，第三句話是Func2的調用，由於Func2是只有一個class_obj當參數，所以調用的時候直接省略所有的參數，連括號都省略了。當然與調用函數相對應，在寫函數的時候也要注意，無論是靜態methods還是普通methods，寫函數的參數都必須包括class_obj，否則，會提示一個錯誤（錯誤提示：未定義以‘double’型變量為參數的函數Func1）。帶按清單的最后一句話是className.display(obj)，這里請注意，由於display是靜態methods，上文中我們提到過，靜態methods與對象無關而與類本身相關，所以調用靜態方法的主體是類，本例中就是className而不是實例化得obj。同時，請注意，與普通方法不同，靜態方法調用的時候必須傳入實例為參數。

第三節 如何將類聲明文件分布在多個文件中
與C++和Java相同，matlab在定義類中方法時，允許只在methods中聲明函數而將函數的實際文件及代碼單獨剝離成為另一個文件。這樣做的好處是可以使代碼簡單易懂。
Step1. 對於一個類，首先建立類文件包。方法時新建文件夾，然后更改文件夾名稱為@+類名。比如@className
Step2.在@className 文件中建立classdef類定義文件。比如代碼清單2.3.1
代碼清單2.3.1

classdef className<handle & superclass1 & superclass2
    properties
        property1;
        property2;
    end
    methods
        F1 = Func1(class_obj,parameter1);
        class_obj = Func2(class_obj);
        value = Func3(class_obj);
    end
    methods(Static)
        display(class_obj);
    end
end

可以看到methods中只包含方法的函數聲明及返回值而不包括函數的具體定義。然我們看看函數的具體定義怎么寫。
Step1. 在@className 文件中建立新的m文件，內容如清單2.3.2所示
代碼清單2.3.2

function F1 = Func1(class_obj,parameter1)
　　F1 = class_obj.Func3+parameter1;
end

可以看到，這與普通的m文件沒有任何區別。但是需要注意的是，該函數Func1中，實際上又調用了類中的另一個函數Func3。而Func3在類中事先已經聲明過了。如果在類文件@className中直接建立一個m文件作為函數，而在classdef中的methods中不聲明，則Func1在調用的時候無法看到該函數。所以請注意：所有被對象調用的函數以及不被對象調用而被對象的函數調用函數，除matlab內建函數（sqrt，pow，length等等），必須在類中予以聲明才能使用，否則必會報錯。
在經歷上述步驟后，一個類就算定義完成了。但是仍然要注意，如果你想象在代碼清單2.2.1中建立並使用自己的對象。則必須退出@className文件，在@className的上一級文件中才能使用。