Приложение A Внешний интерфейс кода

"Сумма человеческой мудрости не содержится ни в одном языке"

— Эзра Паунд

Octave — замечательный язык для решения многих задач в науке и технике. Однако это не единственный компьютерный язык, и бывают моменты, когда вам может понадобиться использовать код, написанный на других языках. Хорошие причины для этого включают: 1) не изобретать велосипед; существующие библиотеки функций, которые были тщательно протестированы и отлажены, или большие базы кода для моделирования — хороший пример, 2) доступ к уникальным возможностям другого языка; например, хорошо известные функции регулярных выражений Perl (но не делайте этого, потому что regexp уже существует в Octave).

Производительность, как правило, не должна быть причиной использования скомпилированных расширений. Хотя скомпилированные расширения могут работать быстрее, особенно если они заменяют цикл в коде Octave, это почти никогда не лучший путь. Во-первых, существует множество техник для ускорения производительности Octave, оставаясь в рамках языка. Во-вторых, Octave — язык высокого уровня, который упрощает выполнение общих математических задач. Отказавшись от этого, вы переключаетесь с решения реальной задачи на решение компьютерной программистской задачи. Это означает возврат к низкоуровневым конструкциям, таким как указатели, управление памятью, математический переполнение/потеря, и т. д. Из-за низкого уровня и того факта, что скомпилированный код выполняется вне Octave, существует очень реальная возможность аварийного завершения интерпретатора и потери работы.

Прежде чем продолжать, вы должны сначала определить, действительно ли вам нужно писать код за пределами Octave.

• Могу ли я получить ту же функциональность, используя только язык сценариев Octave?

  Даже когда функция уже существует вне языка, может быть лучше просто воспроизвести поведение в файле m-файле, а не пытаться подключиться к внешнему коду.

• Код полностью оптимизирован для Octave?

  Если производительность является проблемой, вы всегда должны начинать с методов внутри языка для повышения производительности. Среди них наиболее важна векторизация (см. Векторизация и более быстрое выполнение кода), которая не только делает код более лаконичным и понятным, но и повышает производительность (в 10-100 раз). Если необходимо использовать циклы, убедитесь, что выделение памяти для переменных происходит вне циклов с помощью присвоения матрицы нужного размера или нулевых матриц.

• Код максимально использует существующие встроенные библиотечные процедуры?

  Эти процедуры высоко оптимизированы, и многие из них не несут издержки интерпретации.

• Является ли написание динамически связанной функции полезным вложением времени по сравнению с работой в Octave?

  Для изучения интерфейса Octave для внешнего кода потребуется время, и неизбежно возникнут проблемы с инструментами, такими как компиляторы.

При этом Octave предлагает универсальный интерфейс для включения фрагментов скомпилированного кода в виде динамически связанных расширений. На эти динамически связанные функции можно ссылаться из интерпретатора так же, как и на любые обычные функции. Интерфейс является двунаправленным, и внешний код может вызывать функции Octave (например, plot), которые в противном случае могут быть очень сложны для разработки.

Интерфейс ориентирован на поддержку языков C++, C и Fortran. Сам Octave написан на C++ и может вызывать внешний код C++/C через свой родной интерфейс oct-файлов. Язык C также поддерживается через интерфейс mex-файлов для совместимости с MATLAB. Код Fortran проще всего достичь через интерфейс oct-файлов.

Поскольку многие другие языки предоставляют API C или C++, сравнительно просто создать мосты между Octave и другими языками. Это также способ подключиться к аппаратным ресурсам, для которых часто существуют драйверы устройств, написанные на C.