2025-03-08 |欢迎您，第位读者！|

MATLAB中的类定义基础知识

Matlab的类

为什么需要面向对象？

在Matlab的官方文档中是这么解释的：

采用创建类的方式，可以简化某些类型的编程任务， 这类任务包括涉及到特定的数据结构、 或者跟特定数据联系在一起的大量函数。

这里我们可以看到，实际上还是数据与操作数据的函数的封装。把非常靠近的数据机构与操作绑定在一起，便于管理。

Matlab的类支持函数、操作符的重载，支持属性和方法的访问控制，支持引用类型和值类型，并且支持事件和回调（listener）。

类定义

类定义的语法

从2008a开始，Matlab支持用关键词classdef定义类。类定义的语法如下：

1classdef (Attributes) ClassName < SuperclassNames
2    properties (Attributes) ... end
3    methods (Attributes) ... end
4    events (Attributes) ... end
5    enumeration ... end
6end

此处，ClassName是类名，SuperclassNames是父类名。properties、methods、events、enumeration 是类定义的组成部分。同样，properties、methods、events、enumeration也时用于查询类信息的函数。

在classdef、properties、methods、events、enumeration后面可以跟属性设置，这些属性设置可以控制类定义的各个部分。这个属性设置的语法如下：

Attributes ::= PropertyName1=PropertyValue1, PropertyName2=PropertyValue2, ...

而Matlab的类继承的语法如下：

SuperclassNames ::= SuperclassName1 & SuperclassName2& ...

这样可以实现多个父类的继承。

当我们把一个类的所有代码都放在一个文件中时，这个文件只需要包含在Matlab的搜索路径中即可。当我们把类的部分代码定义在多个不同文件中时，对于目录和文件的组织方式有一定的要求。

属性

属性是类中数据结构和操作的封装。在属性字段中，可以设置属性的访问权限，完整的属性包括：

详细的设置只有参考文档中的Property Attributes章节。

属性还支持完整的尺寸和类型检查以及默认值，其设定语法与arguments的语法类似。

1properties (attributes)
2   propName1 (dimensions) class {validators} = defaultValue
3   ...
4end

例如：

1properties
2    PropertyName1 (1,1) double {MustBePositive} = 1.0
3    PropertyName2 (1,1) double = [1, 2, 3]
4end

对属性的访问可以通过obj.PropertyName的方式进行。当然，还支持把属性名存储为一个字符串或者字符数组，然后通过obj.(PropertyName)的方式进行访问。

方法

方法定义

方法定义了类中可以执行的函数。方法的定义语法如下：

1methods (attributes)
2   function method1(obj,arg1,...)
3      ...
4   end
5   function method2(obj,arg1,...)
6      ...
7   end
8   ...
9end

这里面的方法定义（包括输入参数、输出参数、函数体），跟普通的函数定义式完全一样的。只是函数的第一个参数，默认为传递类对象。具体函数定义语法、参数限定、输出参数等等，都可以参考函数定义的部分。

在不同文件中定义类方法

当然，Matlab还提供了一种通过类定义文件夹的方式来组织类的方法。 在这种方式下，类定义文件夹中必须包含一个@ClassName的子文件夹，其中ClassName是类名。在@ClassName文件夹中，必须包含一个ClassName.m文件，这个文件中定义了类的申明部分。类的方法，可以定义在ClassName.m文件中，也可以定义在其他文件中。

整个构成的文件结构如下：

ClassName
   @ClassName
      ClassName.m
      method1.m
      method2.m

一般而言，推荐在ClassName.m文件中同时申明方法，并限定方法的访问权限等属性，方法的定义则可以放在对应的method1.m、method2.m等文件中。

这个时候，在类定义文件中，方法的定义语法如下：

1methods (attributes)
2    output = method1(obj,arg1,...)
3   ...
4end

而对应的方法定义文件则是一个普通的函数定义文件，其语法如下：

1function output = method1(obj,arg1,...)
2    ...
3end

类的构造

类的构造函数是用于创建类对象的函数。构造函数的定义语法如下：

1function obj = ClassName(arg1,arg2,...)
2    ...
3end

这个函数同样是一个普通函数，只是其返回值是类对象，参数中不需要传递类对象。

事件

事件是类中的一种特殊的方法，用于在类中触发事件。事件及其处理函数包括以下部分：

1. 事件名称，在对应处理的handle类中申明。
2. 事件触发函数，当特定的条件满足时，触发事件。
3. Listener对象，用于监听触发事件。
4. 事件数据，用于传递事件相关的数据。

命名事件

命名事件的定义语法如下：

1events (attributes)
2    EventName1
3end

触发事件

触发事件的函数语法如下：

1notify(obj,'EventName1')

监听事件

监听事件的函数语法如下：

1listener = addlistener(obj,'EventName1', callback)

这里，callback是一个函数句柄，用于处理事件，例如可以用@符号来指定一个函数句柄。

这个函数返回一个listener对象的句柄，如果我们要取消监听，则可以调用delete函数；如果要临时取消监听，可以利用listener.Enabled属性。

事件数据

事件数据是用于传递事件相关的数据。事件数据类继承自event.EventData类，并可以重载event.EventData类中的方法。当我们需要传递事件相关的数据时，可以创建一个事件数据类的对象，并将其作为参数传递给notify函数。

 1classdef MyEventData < event.EventData
 2    properties
 3        Data1
 4        Data2
 5    end
 6    methods
 7        function obj = MyEventData(d1, d2)
 8            obj.Data1 = d1;
 9            obj.Data2 = d2;
10        end
11    end
12end

这样在触发事件时，可以传递事件数据：

1notify(obj,'EventName1',MyEventData(d1, d2))

枚举

枚举是类中的一种特殊的数据结构，用于定义一组常量。枚举的定义语法如下：

enumeration (attributes)
    EnumName1
    EnumName2
    ...
end

举个例子，我们要定义一个表示星期的枚举：

1classdef Weekday
2    enumeration
3        Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday
4    end
5end

当然，枚举类也不过是一个普通的类，所以可以继承自其他类，也可以重载其他类的方法。

如果用枚举来配合properties，则可以实现枚举类型的属性。

 1classdef Weekday
 2    properties
 3        Day
 4    end
 5    methods
 6        function obj = Weekday(i)
 7            arguments
 8                i (1,1) double {mustBeInteger, mustBePositive, mustBeMember(i,1:5)} = 1
 9            end
10            obj.Day = i;
11        end
12    end
13    enumeration
14        Monday(1),Tuesday(2),Wednesday(3),Thursday(4),Friday(5)
15    end
16end

这样，我们就可以通过Weekday.Day来访问枚举类型的值。

总结

Matlab的类支持方式，相对来说比较直观，也比较容易理解。 当然，这里还没有介绍到类的一些高级特性，例如：

• 类的继承
• 类的方法、属性的重载
• handle类和value类

一般而言，面向对象的诸多特性，在Matlab中都有对应的实现。