Matlab 与C++的对比
1 前言
C++和Matlab是我们已经学习过的两门计算机语言，在数学领域上的基本使用中占有十分重要的地位。C++为我们数学更好的解析和掌握打下了基础；matlab是为了解决问题（学术性的、工程上的），得到一个最终（或可优化）的结果，结果可能是一串数字，加以解释则能得到强大的作用。而C++与Matlab本质上的区别是在于C++存在全局变量、结构、枚举、联合等一系列源于C的概念，包含了面向对象和面向过程的双重概念，Malab的特点则是它讲矩阵作为基本存储单元。Matlab里数据存储的基本单元是矩阵，即使一个数内部也是看做一个矩阵。存储在Matlab变量中的值都属于一个类。这些值不仅包括你可能通常会考虑的对象，如时间序列货状态空间对象，也包括双精度数。所有的Matlab数据类型都具有面向对象编程中的类的功能。由于两者都是计算机语言，在基本的语法方面具有相似之处。但毕竟两门语言的开发环境不同，在一些具体的语法方面会有所不同，某些符号在两门语言中可能代表不同的运算。学生一般相继学习这两门语言，很容易对这两门语言的语法发生混淆，例如把C++的语法用在了Matlab 上，程序运行错误而不知错误原因。因此，把这两门语言一些基本
的语法点做出比较显得较有实际意义，也能为学习提供参考，避免在编程方面出现低级错误。
2 Matlab与C++的介绍
Matlab是Mathworks公司推出的数学软件，它将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合在一起，包含大量高度集成的函数可供调用，命令语句功能十分强大，为科学研究、工程设计及众多学科领域提供了一种简洁、高效的编程工具。但是Matlab使用的是解释性语言，大大限制了它的执行速度；源代码的公开不利于算法和数据的保密；局限于Matlab运行环境而不能用于开发商用软件。Visual C++是Windows平台下主要的应用程序开发环境之一，它能方便实现软件开发，开发的系统具有界面友好、执行速度快、易维护和升级等优点。但是在工程计算方面，和Matlab相比编程显得复杂的多。因此实现Matlab混合编程，使两者结合起来，协同工作，必将提高软件开发效率，使所开发的软件具有更高的性能，更大的应用范围，也可以为科学研究和工程技术提供更强的技术支持。
3 数据类型的对比
C++的基本数据类型有bool （布尔型）、char （字符型）、int （整型）、float （浮点型，表示实数）、double （双精度浮点型，简称双精度型）。除了bool 型外，主要有两大类：整数和浮点数，其中有关键字signed （有符号数） 和unsigned （无符号数），short （短数据型） 和long （长数据型） 作为修饰符。bool 型数据也称为逻辑型数据，取值只能是false （假） 或true（真），分别以0 和1 表示。
Matlab 内部只有一种数据格式，即双精度（64 位） 二进制，Matlab 作运算和存储时都用双精度格式[2]。无论什么时候将一个数值赋予一个变量名，Matlab 将自动创建一个double型变量。如果需要改变变量的类型，可以通过format 指令改变数据显示的格式
4 运算符的对比
C++和Matlab 都提供了加减乘除等基本算术运算符、赋值运算符、大于小于等关系运算符以及与或非等逻辑运算符，具体差别如表1-2 所示。
基本算术运算符与赋值运算符的比较 | ||||||
加 | 减 | 乘 | 除 | 取余 | 赋值 | |
C++ | + | - | * | / | % | = |
Matlab | + | - | * | / | mod或rem | = |
关系运算符与逻辑运算符的比较 | ||||||||||
大于 | 小于 | 大于等于 | 小于等于 | 等于 | 不等于 | 与 | 或 | 非 | 异或 | |
C++ | ＞ matlab定义函数表达式 | ＜ | ＞= | ＜= | == | ！= | && | || | ！ | ~ |
Matlab | ＞ | ＜ | ＞= | ＜= | == | ~= | && | || | ~ | xor |
注意，在C++中，“%”只能用于整形操作数；当“/”用于两整形数据相除时，其结果取商的整数部分，小数部分被自动舍弃。同时C++中有自增（++） 与自减（--） 两个运算符，有“+=，-=，……”等10 种复合运算符，这是Matlab中没有的。需要区分的是在C++中，逻辑非用“！”表示，Matlab 中则用“~”表示。另外，在C++中，“^”表示异或；但在Matlab 中，“^”表示乘方，例如a^2 表示a2。
5 变量的声明与初始化的对比
C++中，变量在使用之前必须先声明其类型和名称，具体形式如下：数据类型变量名1，变量名2，……
在定义一个变量的同时，也可以给它赋初始值，例如“int a=3;”，声明了一个整型的变量a
并赋予初值为3。如果需要计算y=3x，当x=1 时的y 值，可通过以下语句计算：int x=1,y; y=3*x;Matlab 中使用变量前不需要先声明，只需要直接赋值给变量即可。需要注意的是，在C++中，把字符和字符串赋给变量的形
式有所区别。字符实际上是字符常量，是以单引号括起来的一个字符；字符串实际上是字符串常量，是以双引号括起来的字符序列，在内存中存放时末尾会添加‘\0’作为结尾标记。例如：char a=‘c’; //把字符c 赋给变量a char A=“abcd”;//把字符串abcd 赋给变量aMatlab 中对字符和字符串没有明确的区分，都可以通过“a=‘字符串内容’”的形式把字符或字符串赋给变量a。例如：a=‘c’; A=‘abc’;
6 自定义函数的对比
C++中自定义函数的语法形式为：类型标识符函数名(形式参数列表){ 函数实现语句}类型标识符表示返回值类型，函数的返回值由return 语句给出。如果函数没有返回值，则类型标识符用void 表示，不必写出return 语句。在调用函数之前，要先在主调函数中声明函数原型，调用的形式为“函数名(实际参数列表)”。C++中的函数可以与主函数写在同一个源文件中；也可以写成单独的头文件，并把头文件名嵌入主程序。Matlab 的自定义函数通过关键
词function 声明，形式如下：function 返回值列表=函数名(形式参数列表)
函数实现语句Matlab 的函数文件一般另存为一个单独的m 文件，存放在与主调函数文件同一路径下，否则函数不能被调用。保存时，Matlab 系统会自动默认把函数文件保存为文件名与函数名相同的m 文件。Matlab 可定义函数有多个返回值；如果函数没有返回值，则可以直接定义：function 函数名(形式参数列表)函数调用的形式与C++相同，都是通过“函数名(实际参数列表)”调用。
7 循环及选择语句的对比
在C++和Matlab 中，都包括if 和switch 两种选择语句以及for 和while 两种循环语句，其基本形式都是一致的。主要区别的是C++中的语句体需要用“{}”括起，Matlab 中的语句体不需括起，但要以关键词“end”作为循环或选择结构的结束标志。如果需要用for 语句表示循环条件初值i=0，循环终值条件为i<a，用C++表示为：“for (int i=0;i<a;i++)”；由于Matlab 自身以矩阵运算的特点，只需要写成“for i=0:a”，C++中改变循环表达式的语句i++已隐含在“：”中，表示每循环一次i 自增1。如果改变循环表达式的语句为“i+=n”，即每循环一次i 自增n，则用Matlab 可表示为“for i=0:n:a”。
8 输入与输出语句的对比
C++中，数据的输入和输出时通过I/O 流实现的，cin 和cout 是预定义的流类对象。cin 用来处理标准输入，即键盘输入；cout 用来处理标准输出，即屏幕输出。键盘输入的格式为：“cin>>变量1>>变量2……”，表示要求从键盘上输入一个或多个变量，多个变量之间以空格分开。变量的类型可以是数字或者字符，需要在cin 语句之前进行声明。例如：int a,b; cin>>a>>b;该组语句把从键盘输入的两个整型数依次赋给变量a 和b。屏幕输出的格式为：“cout<<表达式<<表达式……”，输出多个数据项。插入运算符“<<”之后可以加双引号（“ ”）括起的字符串或任意复杂的表达式，系统会把字符串输出或自动计算出表达式的值并输出。例如：int a=1,b=2; cout<<“a+b=”<<a+b;该组语句的输出为“a+b=3”，即把字符串“a+b=”和表达式a+b 的值依次输出。Matlab 的键盘输入通过函数“input”实现，具体用法为“a=input ‘( 输入提示’)”，把用户从键盘输入的数据赋给变量a。如果希望输入是一个数组或矩阵，则只需把输入内容用中括号（[ ]） 括起，系统把默认把输入视为数组或矩阵。例如：运行语句“a=input ('a=')”，用户输入“a= [1 2;3 4]”，运行结果为：a = 1 2
3 4 如果希望输入内容是一个字符串，则要在input 语句中加
上字符的限制符“‘s’”，形式为“a=input (‘输入提示’,‘s’)”。例如：运行语句“a=input ('a=',‘s’)”，用户输入“a=Today is Sunday.”，运行结果为：“a = Today is Sunday.”。在输入字符串时以单引号引起输入的内容，系统也可以把输入内容识别为字符串。Matlab 的屏幕输出可通过disp 和fprintf 语句实现。
9 结语
从基本语法结构、基本数据类型、变量的声明与初始化、运算符、循环及选择语句、自定义函数、系统函数、基本输出与输出语句8 个基本方面讨论了C++和 Matlab 语言的异同，指出了在编程过程中容易出现语法错误之处，由于Matlab 是一个非常好用的工具箱，他与c语言的最大区别在于内置了非常多的数值算法。最简单的比如矩阵相乘，或解方程组等等，matlab用一个函数调用就直接搞定， 但是用c++的话要你自己去编这个函数。matlab编程要比c++简单很多，它更相当于是一个高级的计算器，比较容易上手。但是做大规模程序的话，还是c++强大些，再说它可以直接调用matlab的函数dll 。因此，推荐运用Matlab来解决我们日常接触的数学问题和数学模型。
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