MATLAB - 面向对象编程

MATLAB - 面向对象编程实用指南

面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）是一种强大的软件设计范式，它使软件更模块化、可重用且易于维护。在 MATLAB 中，OOP 允许您创建自定义数据类型（对象），将数据（属性）和操作这些数据的函数（方法）捆绑成一个单一的单元。这对于构建复杂的应用程序、自定义工具箱或管理复杂的数据结构非常理想。

为什么在 MATLAB 中使用 OOP？

封装：将数据和函数捆绑在一起，隐藏内部复杂性。一个对象管理自己的状态。
重用性：定义一个类一次，然后创建它的多个实例（对象）。使用继承来扩展现有类，而无需重写代码。
可维护性：代码更有组织性、模块化，更易于调试和更新。
自定义：重载（Overload）现有 MATLAB 函数（如 plot），使其专门与您的自定义对象协同工作。

MATLAB 类的结构：`classdef`

您在名为 ClassName.m 的文件中定义一个类。基本结构是一个 classdef 块。

迷你项目：`SimpleThermometer` 类

让我们构建一个简单实用的类来表示一个温度计。它将存储摄氏温度，并具有获取华氏温度和显示其状态的方法。创建一个名为 SimpleThermometer.m 的文件。

使用您的 `SimpleThermometer` 类

一旦 SimpleThermometer.m 文件位于您的 MATLAB 路径上，您就可以在命令窗口或脚本中创建和使用它的对象。

MATLAB 中的核心 OOP 概念

1. 属性：存储数据

属性是存储对象数据的变量。您可以控制它们的访问权限：

Access = public：（默认）可从任何地方访问。
Access = protected：只能由类或其子类的方法访问。
Access = private：只能由类自身的方法访问。

2. 方法：定义行为

方法是属于类的函数。任何方法的第一个参数始终是对象本身（通常命名为 obj）。构造函数是一个与类同名的特殊方法，用于创建和初始化对象。

3. 继承：代码复用

继承允许一个新类（子类）从现有类（超类）继承属性和方法。这是代码复用的基石。让我们创建一个 DigitalThermometer，它继承自 SimpleThermometer 并增加了电池电量属性。

4. 句柄类与值类（一个关键的 MATLAB 概念）

这是 MATLAB OOP 中的一个关键区别：

值类（默认）：行为类似于标准 MATLAB 数组（例如，数字）。当您复制一个值对象时，您会得到一个完整、独立的副本。修改副本不会影响原始对象。我们的 SimpleThermometer 就是一个值类。
句柄类：继承自内置的 handle 类（classdef MyClass < handle）。当您复制一个句柄对象时，您只是复制了引用（句柄）。原始对象和副本都指向相同的底层数据。修改副本会影响原始对象。这对于表示唯一物理实体（如文件句柄或 GUI 窗口）的对象很有用。