使用MATLAB进行面向对象编程

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定义类

1.1 一个最简单的类

使用classdef ... end语句块来标识一段类的定义，这一点和MATLAB其他代码块的语法风格是类似的，如定义函数的function ... end、定义循环的for ... end等等。要注意类定义文件的文件名要保持和类名一致，否则MATLAB在运行时会按照类定义文件名作为可被识别的标识符。

如下面这个示例中，定义了Student类，以及它的属性和方法。这个实例展示了定义类的最简单的方法，MATLAB还提供了很多高级的类特性定义方法，接下来的章节会逐一介绍。

1.2 类文件组织

对于一个简单类来说，所有的方法实现可以放在同一个类文件中。但是随着类实现的功能逐渐庞大，就可以把某一个类方法的实现单独放在一个类方法文件中，和类定义文件一起放在以<@类名>的类文件夹下。同时，通过把类文件或者普通函数文件放在以<+包名>的包文件夹下，可以让类有独立的名称空间。使用包文件夹中的类或者函数时，必须加入包名和点操作符修饰（包括包内的类在使用包中其他类时也要使用包名修饰，不会因为在同一个包内就能搜索到）。

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类属性

2.1 属性特性

通过属性特性来约束属性的行为，语法是在属性关键字之后添加小括号括起的键值对。常用的属性特性有Access、Constant、GetAccess、SetAccess等。当用户不指定属性特性时，它们有各自的默认值，如Access默认就是public。

2.2 属性验证

MATLAB是一种弱类型的语言，一般情况下MATLAB会做自动类型推断。MATLAB提供了很多方式来验证属性满足用户的某种需求，如必须是string类型、必须满足一定的维度要求、必须大于某一数值等。这些都是通过类的属性验证语法来实现的。

这里额外提一下属性验证函数，除了自带的一些属性验证函数（如mustBePositive、mustBeGreaterThan、mustBeNumeric）等，还允许用户自定义属性验证函数，这些属性验证函数放在和类定义的语句之后。

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类方法

3.1 方法调用

和C++不同的是，MATLAB没有传递给类方法的隐藏类对象，如this指针，必须将类的对象显式传递给方法。对于普通方法，通常第一个参数用于传递类对象，也通常写作obj。这一点和python的__init__(self, ...)很像。调用方法时，可以使用函数式或者点操作符，这里我认为函数式调用方法是MATLAB的特色。函数式调用方法时，会涉及到对象匹配的优先级判定，因为不同的对象可能会存在同名的方法，由MATLAB的内部机制决定执行哪个类对象的方法。

** 3.2 方法特性**

和属性特性一样，也可以对方法指定不同的特性。常用的特性参数如Access、Static。这里特别提一下Static参数，当Static = true时，方法为静态方法，不需要使用类对象的任何属性参数。静态方法通常作为实现类的功能函数存在。类似的函数还有类相关函数，即放在同文件下，类定义之后的局部函数。

注意这里grow方法返回了对象本身，这是因为如果修改了类对象的属性，需要返回对象本身才能体现修改。猜测这是因为MATLAB的函数是按值传递的特性造成的，因此修改对象后必须返回对象的副本。如果对象继承自handle类，那么可以避免这一步，handle类是按引用传递的。

3.3 函数重载

重载 MATLAB 函数的方法是定义一个与要重载的函数同名的类方法。在类实例中调用该函数时，MATLAB 会调度该类方法。还可以通过用适当的名称定义类方法来重载 MATLAB 算术、逻辑、关系和索引运算符。这些运算符有对应的特殊函数名，如运算符 + 对应的内建函数就是plus。

3.4 构造函数

构造函数是一种特殊的类方法，和类同名，且必须放在类定义文件中，不可以放在单独的文件中。可以在构造函数中使用其他函数一起完成构造。

3.5 创造对象数组

MATLAB类对象支持定义数组特性。在C++中，需要定义一个对象数组来保存各个对象的指针，但是MATLAB类对象本身就支持多维特性。通过在构造时指定对象的维度，可以返回多维的对象数组。

这里需要注意的是，使用obj(m, n) = obj的语法时，已经改变了对象的维度属性，因此必须返回新的obj对象，哪怕继承了handle类。这一点在构造函数使用了其他辅助函数时特别容易忽视和犯错。

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总结

MATLAB面向对象编程为组织大型工程提供了基础，同时它的OOP特性和其他语言也有所不同