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C数值计算程序移植到VC开发环境

    摘 要:针对C程序的特点,给出将之移植到VC集成环境下的技术,对一个常用程序集实施了改写,并提供了C++数组和矩阵模板类,对C程序进行面向对象的封装。

    关键词: 移植;数值计算;封装;模板类

    The Migration of Old C Code to Visual C++ IDE
    Abstract: According to the character of C programs, this paper presents some techniques to migrate them to Visual C++ IDE, as a implemention, it reprograms a set of numerical arithmetic programs for further engineering use.

    Key words: Migration; Numerical Arithmetic, Encapsulation, Template Class

 

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    一. 引言

    由于C语言长期广泛应用,现存有大量经过严格检验的实用C程序,它们可以用来很好地解决工程应用中的实际问题。但是旧的C程序往往有很多与现代编译器不兼容的地方,因此我们要根据具体的代码情况进行相应的移植处理。

    本文以改写清华大学出版社出版的C常用算法程序集(以下简称“程序集”)为例,说明如何将旧的C程序移植到目前普遍使用的C/C++开发环境Visual C++下。除了列举一些移植程序的方法和技巧,本文还给出两个C++类:数组类和矩阵模板类,以例示如何对C程序进行面向对象的包装处理。

    二。.基于C语言分析和改换

    我们知道,Visual C++支持ANSI C,下面列举源代码影响编译、不兼容的情况和相应解决方案,并给出基于ANSI C标准的函数的基本调用例子。

    1. 函数定义参数声明没有采用现代风格,例如全选主元高斯消去法:

    int agaus(a,b,n)

    int n;

    double a[],b[];

    {……;}

    参数声明应改为数组形式:

    int agaus(double a[],double b[],int n)

    或者改为指针形式:

    int agaus(double* a,double* b,int n);

    调用方法:

    agaus(&a[0][0],&b[0],n);

    /* a二维双精度型数组、b一维双精度型数组,n整型变量 */

    C/C++中用下标法和指针法都可以访问一个数组,设有数组a,则a[i]和*(a+i)无条件等价。如果指针变量p指向数组中的一个元素,则p+1指向同一数组的下一个元素。若p的初值为&a[0],则p+i和a+I都是a[i]的地址;*(p+i)和*(a+i)就是p+i或a+i所指向的数组元素,即a[i];指向数组的指针变量也可以带下标,如p[i]与*(p+i)等价。所以,在实际使用该函数,如果遇到数组作形参,可以将数组第一个元素地址作为实参传值调用函数。

    2. 动态存储分配函数返回void*型指针变量,它指向一个抽象类型的数据,ANSI C标准规定在将它赋值给另一个指针变量时需要进行强制类型转换,所以下面代码Line1要用Line2替换:

    double* v;

    v=malloc(n*m*sizeof(double));/* Line1 */

    v=(double*)malloc(n*m*sizeof(double));

    /* Line2 */

    3. 某些算法函数可能要调用一些用户自定义函数,如最佳一致逼近的里米兹方法:

    void hremz(a,b,p,n,eps)

    int n;

    double a,b,eps,p[];

    { extern double hremzf();

    …

    }

    原方法使程序集与应用程序的耦合程度增加,缺乏灵活性,可以改为:

    void hremz(double a,double b,

    double p[],int n,double eps,

    double (*hremzf)(double x))

    {…

    }

    用函数指针作参数,调用时直接将函数名作实参即可:

    hremz(a,b,p,4,eps,hremzf);

    /* 假设各参数在主程序文件已定义 */

 

    4. 有的时候需要将一些函数的控制台输出作为字符串值返回,比如:

    printf("%c",xy[i][j]);

    我们可以用形似

    sprintf( buffer,"%c",xy[i][j]),

    strcat( str, buffer );

    的合并语句(其中str是一个足够大的字符串数组参数)代替

    printf("%c",xy[i][j]);

    例如:

    char* buffer;

    buffer =(char*)malloc(n*sizeof(char)); /*n作为参数传递,例如100 */

    sprintf( buffer,"%c",xy[i][j]),

    strcat( str, buffer );

    /*把终端输出字符添加到str 串尾*/

    …

    free(buffer)

    如果用到了它们,调用方法以随机样本分析为例:

    char str[1024];

    str[0]='\0';/*初始化为空串*/

    irhis(x,100,x0,h,10,1,&dt[0],&g[0],&q[0],str);

    现在str数组保存了终端输出文本,可以随意使用它,比如在控制台程序里输出:

    puts(str);

    在使用MFC类库时,str可以直接赋值给一个CString对象的实例。

    经过以上的工作,我们得到基于ANSI C标准的程序版本,可以在C和C++开发环境下使用。

    三. 基于C++语言分析和改换

    由于C语言本身的弱点,程序集还存在的缺陷主要有

    1.异常处理机制支持较弱;

    2.程序没有对数组下标是否越界的检测。

    如果编程人员对C/C++语言很生疏,并且不熟悉该程序集,那么有可能由于编码的失误在调试过程中得到不可预知的荒谬结果。我们的解决方案是为程序集增加C++的异常处理机制,以及用类封装技术,对数组进行面向对象的封装和使用,用Array模板类对象替换一维数组,用Matrix模板类对象替换二维数组。下面给出两个类的声明部分,它们分别实现最基本的数组和矩阵数据结构和算法。

    template <class T=double>

    class TArray

    {

    protected:

    T* pdata;

    unsigned int length;

    public:

    TArray();

    TArray(unsigned int);

    TArray(TArray const&);

    virtual ~TArray();

    void operator = (TArray&);

    TArray<T>& operator + (TArray&);

    TArray<T>& operator - (TArray&);

    T const& operator [] (unsigned int)const;

    T& operator [](unsigned int);

    T const* GetData() const;

    unsigned int GetLenght();

    void SetLength(unsigned int,bool=true);

    };

    template <class T=double>

    class TMatrix

    {

    protected:

    unsigned int numberOfRows;

    unsigned int numberOfColumns;

    TArray<T> array;

    public:

    class Row

    {

           TMatrix<T>& matrix;

 

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