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C程序移植到VC開發環境下

編輯：關於VC++

說明

本文是作者學習計算方法時所做工作的總結。我們改寫了徐士良先生編著的《C常用算法程序集》（清華大學出版社出版）

數值計算部分－前15章所有程序，並全部在 VC6 + Windows2000 下調試通過。數組類和矩陣類有兩個版本：封裝成模板類、普通類，我個人認為後者可能更實用，但論文中以模板類形式給出。

本文已經在www.vchelp.net上發表過，該網站允許作者另投其他網站。

摘要

針對C程序的特點，給出將之移植到VC集成環境下的技術，對一個常用程序集實施了大規模的改寫，並提供了C++數組和矩陣模板類，對C程序進行面向對象的封裝。The Migration of Old C Code to Visual C++ IDE Abstract: According to the character of C programs, this paper presents some techniques to migrate them to Visual C++ IDE, as a implemention, it reprograms a set of numerical arithmetic programs for further engineering use.關鍵詞：移植；數值計算；封裝；模板類Key words: Migration; Numerical Arithmetic, Encapsulation, Template Class　一、引言

由於C語言長期廣泛應用，現存有大量經過嚴格檢驗的實用C程序，它們可以用來很好地解決工程應用中的實際問題。但是舊的C程序往往有很多與現代編譯器不兼容的地方，因此我們要根據具體的代碼情況進行相應的移植處理。

本文以改寫清華大學出版社出版的C常用算法程序集(以下簡稱"程序集")為例，說明如何將舊的C程序移植到目前普遍使用的C/C++開發環境Visual C++下。除了列舉一些移植程序的方法和技巧，本文還給出兩個C++類：數組類和矩陣模板類，以例示如何對C程序進行面向對象的包裝處理。

二、基於C語言分析和改換

我們知道，Visual C++支持ANSI C，下面列舉源代碼影響編譯、不兼容的情況和相應解決方案，並給出基於ANSI C標准的函數的基本調用例子。

1、函數定義參數聲明沒有采用現代風格，例如全選主元高斯消去法：int agaus(a,b,n) int n; double a[],b[]; {……;}參數聲明應改為數組形式：int agaus(double a[],double b[],int n)　或者改為指針形式：int agaus(double* a,double* b,int n);　調用方法：agaus(&a[0][0],&b[0],n); /* a二維雙精度型數組、b一維雙精度型數組，n整型變量 */

C/C++中用下標法和指針法都可以訪問一個數組，設有數組a，則a[i]和*(a+i)無條件等價。如果指針變量p指向數組中的一個元素，則p+1指向同一數組的下一個元素。若p的初值為&a[0]，則p+i和a+I都是a[i]的地址；*(p+i)和*(a+i)就是p+i或a+i所指向的數組元素，即a[i]；指向數組的指針變量也可以帶下標，如p[i]與*(p+i)等價。所以，在實際使用該函數，如果遇到數組作形參，可以將數組第一個元素地址作為實參傳值調用函數。

2、動態存儲分配函數返回void*型指針變量，它指向一個抽象類型的數據，ANSI C標准規定在將它賦值給另一個指針變量時需要進行強制類型轉換，所以下面代碼Line1要用Line2替換：double* v; v=malloc(n*m*sizeof(double));/* Line1 */ v=(double*)malloc(n*m*sizeof(double)); /* Line2 */3、某些算法函數可能要調用一些用戶自定義函數，如最佳一致逼近的裡米茲方法：void hremz(a,b,p,n,eps) int n; double a,b,eps,p[]; { 　 extern double hremzf(); 　 … }原方法使程序集與應用程序的耦合程度增加，缺乏靈活性，可以改為:void hremz(double a,double b,double p[],int n,double eps,double (*hremzf)(double x)) {…}用函數指針作參數，調用時直接將函數名作實參即可： hremz(a,b,p,4,eps,hremzf); /* 假設各參數在主程序文件已定義 */

4、有的時候需要將一些函數的控制台輸出作為字符串值返回，比如：

printf("%c",xy[i][j]);我們可以用形似sprintf( buffer,"%c",xy[i][j]), 　　　 strcat( str, buffer );的合並語句(其中str是一個足夠大的字符串數組參數)代替printf("%c",xy[i][j]);例如：char* buffer; 　　　 buffer =(char*)malloc(n*sizeof(char)); /*n作為參數傳遞，例如100 */ 　　　 sprintf( buffer,"%c",xy[i][j]), 　　　 strcat( str, buffer ); 　　　 /*把終端輸出字符添加到str 串尾*/ 　　　 ...... 　　　 free(buffer)如果用到了它們，調用方法以隨機樣本分析為例：

char str[1024]; 　　　 str[0]=''\0'';/*初始化為空串*/ 　　　 irhis(x,100,x0,h,10,1,&dt[0],&g[0],&q[0],str);

現在str數組保存了終端輸出文本，可以隨意使用它，比如在控制台程序裡輸出：

puts(str);

在使用MFC類庫時，str可以直接賦值給一個CString對象的實例。經過以上的工作，我們得到基於ANSI C標准的程序版本，可以在C和C++開發環境下使用。

三. 基於C++語言分析和改換

由於C語言本身的弱點，程序集還存在的缺陷主要有

1、異常處理機制支持較弱；

2、程序沒有對數組下標是否越界的檢測。

如果編程人員對C/C++語言很生疏，並且不熟悉該程序集，那麼有可能由於編碼的失誤在調試過程中得到不可預知的荒謬結果。我們的解決方案是為程序集增加C++的異常處理機制，以及用類封裝技術，對數組進行面向對象的封裝和使用，用Array模板類對象替換一維數組，用Matrix模板類對象替換二維數組。下面給出兩個類的聲明部分，它們分別實現最基本的數組和矩陣數據結構和算法。template <class T=double> class TArray { protected: 　　T* pdata; 　　unsigned int length; public: 　　TArray(); 　　TArray(unsigned int); 　　TArray(TArray const&); 　　virtual ~TArray(); 　　void operator = (TArray&); 　　TArray<T>& operator + (TArray&); 　　TArray<T>& operator - (TArray&); 　　T const& operator [] (unsigned int)const; 　　T& operator [](unsigned int); 　　T const* GetData() const; 　　unsigned int GetLenght(); 　　void SetLength(unsigned int,bool=true); }; template <class T=double> class TMatrix { protected: 　　unsigned int numberOfRows; 　　unsigned int numberOfColumns; 　　TArray<T> array; public: 　　class Row 　　{ 　　　　TMatrix<T>& matrix; 　　　　unsigned int const row; 　　public: 　　　　Row (TMatrix<T>& _matrix,unsigned int _row):matrix(_matrix),row(_row){} 　　　　T& operator [](unsigned int column)const 　　　　{return matrix.Select(row,column);} 　　}; 　　TMatrix(); 　　TMatrix(unsigned int, unsigned int); 　　TMatrix(TMatrix<T>& mat); 　　virtual ~TMatrix(); 　　T& Select(unsigned int, unsigned int); 　　Row & operator[](unsigned int); 　　TMatrix<T>& operator + (TMatrix<T>& mat); 　　TMatrix<T>& operator - (TMatrix<T>& mat); 　　TMatrix<T>& operator * (TMatrix<T>& mat); 　　bool operator == (TMatrix<T>& mat); 　　TArray<T>& GetData(); 　　unsigned int GetNumberOfRows(); 　　unsigned int GetNumberOfColumns(); 　　bool LoadFromArray(T [],unsigned int,unsigned int); 　　bool LoadFromString(char*,char,char); 　　bool ResetMatrix(unsigned int, unsigned int); 　　bool ReverseMatrix(); 　　void ZeroMatrix(); 　　void RandomMatrix(int max); };

舉例說明我們關於異常機制和數組越界的檢測方法的思路。TMatrix類的operator[]返回一個嵌套類Row的引用，它用來描述某一給定二維數組的一個特定行。Row類的operator[]則返回該行一個特定位置的T類型值。最終實現還是通過Matrix<T>::Select()函數，該函數體代碼如下：template <class T> T& TMatrix<T>::Select(unsigned int i, unsigned int j) { 　　char ch[50]; 　　if(i>=numberOfRows) 　　sprintf(ch," Error -- Invalid row: %d",i), throw (ch); 　　if(j>=numberOfColumns) 　　sprintf(ch," Error -- Invalid colum: %d",j), 　　throw (ch); 　　return array[i*numberOfColumns+j]; }應用程序實例：unsigned int i,j; unsigned int m=2,n=3; TMatrix< > mat(m,n);//雙精度型矩陣 try { 　　for(i=0; i<m; i++) 　　{ 　　　　for(j=0; j<n+1; j++)// Line3 　　　　　　cout<<mat[i][j]<<"\t"; 　　　　cout<<endl; 　　} } catch(char* str)　　//捕獲異常 {cout<<str<<endl;}

終端輸出如下(注：類實例mat沒有初始化)：-6.27744e+066　 -6.27744e+066　 -6.27744e+066　 Error -- Invalid colum: 3　只輸出一行，根據出錯提示，把Line3改為："for(j=0; j<n; j++)"，重新編譯運行，輸出2行3列的正確結果：-6.27744e+066　 -6.27744e+066　 -6.27744e+066 -6.27744e+066　 -6.27744e+066　 -6.27744e+066

由於我們對operator[]進行了重載，所以數組模板類（矩陣模板類）完全兼容C/C++一維數組（二維數組）的存取操作，因此舊程序中數組變量直接可以用類實例變量替代。圖一是我們用Visual C++ 6開發的演示程序界面，左邊是所有算法的目錄樹，右邊是文本計算結果輸出，下部懸浮窗口是算法程序源代碼，可以拷貝粘貼,稍作修改即可重用。