Приложение A Внешний интерфейс кода

"Сумма человеческой мудрости не содержится ни в одном языке"

— Эзра Паунд

Octave — фантастический язык для решения многих проблем в науке и технике. Однако он не единственный компьютерный язык, и иногда вам может потребоваться 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 масштабные 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 обычно 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 много техник для ускорения производительности Octave, оставаясь в рамках языка. Во-вторых, Octave — язык высокого уровня, который упрощает выполнение распространенных математических задач. Отказавшись от этого, вы переключите фокус с решения реальной проблемы на решение проблемы программирования на компьютере. Это означает возврат к низкоуровневым конструкциям, таким как указатели, управление памятью, математический переполнение/потеря значимости 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 продолжить, вы должны сначала определить, действительно ли вам нужно писать код вне 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, а не пытаться взаимодействовать с внешним кодом.

• Код полностью оптимизирован для Octave?

  Если производительность является проблемой, вы всегда должны начинать с методов в языке для повышения производительности. Одним из важнейших является векторизация (см. Векторизация и Ускорение выполнения кода), которая не только делает код более лаконичным и понятным, но и улучшает производительность (в 10-100 раз). Если необходимо использовать циклы, убедитесь, что выделение памяти для переменных происходит вне циклов с помощью присваивания матрице нужного размера или нулей.

• Код максимально использует существующие встроенные библиотечные функции?

  Эти функции высоко оптимизированы, и многие не несут накладных расходов интерпретации.

• Написание динамически связанной функции представляет собой полезное вложение вашего времени по сравнению с оставанием в Octave?

  Усвоение интерфейса Octave для внешнего кода займет время, и неизбежно будут проблемы с инструментами, такими как компиляторы.

Сказав это, Octave предлагает универсальный интерфейс для включения фрагментов скомпилированного кода в виде динамически связанных расширений. Эти динамически связанные функции могут вызываться из интерпретатора так же, как любая обычная функция. Интерфейс двунаправленный, и внешний код может вызывать функции Octave (например, plot), которые в противном случае могли быть очень сложными 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++, создание мостов между Octave и другими языками относительно просто. Это также способ подключения к аппаратным ресурсам, для которых часто есть драйверы устройств, написанные на C.