Приложение A Интерфейс внешнего 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 язык программирования для компьютеров, 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 масштабируемые кодовые базы симуляций — 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, существуют многочисленные методы для ускорения производительности Octave, оставаясь в рамках языка. Во-вторых, Octave — язык высокого уровня, который облегчает выполнение общих математических задач. Отказавшись от этого, вы переключите фокус с решения реальной задачи на решение компьютерной задачи программирования. Это означает возврат к низкоуровневым конструкциям, таким как указатели, управление памятью, математический переполнение/понижение и т. д. Из-за низкоуровневой природы 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-файла, а не пытаться связаться с внешним кодом.

• Код полностью оптимизирован для Octave?

  Если производительность является проблемой, вы всегда должны начинать с методов, позволяющих улучшить производительность в языке. Наиболее важная среди них — векторизация (см. Векторизация и более быстрое выполнение кода), которая не только делает код лаконичным и более 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 нулевой матрице.

• Код максимально использует существующие встроенные библиотечные функции?

  Эти функции высоко оптимизированы, и многие не несут накладных расходов, связанных с интерпретацией.

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

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

При этом Octave предлагает универсальный интерфейс для включения фрагментов скомпилированного кода в виде динамически связанных расширений. К этим динамически связанным функциям можно обращаться из интерпретатора так же, как и к любым обычным функциям. Интерфейс является двунаправленным, и внешний код может вызывать функции Octave (например, plot), которые в противном случае могут 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 легче всего доступен через интерфейс oct-файлов.

Поскольку многие другие языки предоставляют API C или C++, сравнительно просто построить мосты между Octave и другими языками. Это также способ связаться с аппаратными ресурсами, для которых часто существуют драйверы устройств, написанные на C.

• Файлы Oct
• Файлы Mex
• Программы автономного запуска
• Интерфейс Java