Приложение A Интерфейс внешнего кода ¶

"Сумма человеческой мудрости не содержится ни в одном языке"

— Эзра Паунд

Octave — замечательный язык для решения многих проблем в науке и технике. Однако он не единственный компьютерный язык, и бывают случаи, когда 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 симуляции — 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 является лучшим путем. Во-первых, существует множество методов для ускорения производительности Octave, оставаясь в рамках языка. Во-вторых, Octave — язык высокого уровня, который упрощает выполнение распространенных математических задач. Отказавшись от этого, вы смещаете фокус с решения реальной проблемы на решение проблемы программирования на компьютере. Это означает возвращение к низкоуровневым конструкциям, таким как указатели, управление памятью, математическое переполнение/подпотолочение 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 идти дальше, 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, чем пытаться интегрироваться с внешним кодом.

• Код полностью оптимизирован для Octave?

  Если производительность является проблемой, вы всегда должны начинать с методов внутри языка для повышения производительности. Одним из важнейших из них является 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 циклы необходимо использовать, убедитесь, что выделение памяти для переменных происходит вне циклов с помощью присваивания матрице нужного размера или нулевому матрице.

• Код максимально использует существующие встроенные библиотечные процедуры?

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

• Написание динамически связанной функции представляет собой полезную инвестицию времени по сравнению с работой в Octave?

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

При этом Octave предлагает универсальный интерфейс для включения фрагментов скомпилированного кода в виде динамических связанных расширений. К этим динамически связанным функциям можно обращаться из интерпретатора так же, как и к обычным функциям. Интерфейс является двунаправленным, и внешний код может вызывать функции Octave (например, plot), которые в противном случае могут быть очень трудно разработать.

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

Поскольку многие другие языки предоставляют API C или C++, относительно легко создать мосты между Octave и другими языками. Это также способ связаться с аппаратными ресурсами, для которых часто пишутся драйверы устройств на C.

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