是否可以在 MATLAB 中强制执行输入参数数据类型？

Question

我想确保用户定义的 MATLAB 函数（包含在 m 文件中）的输入参数属于特定类型。我知道 MATLAB 会自动将数据类型分配给变量（某些人喜欢而另一些人对此感到沮丧），但我想知道 MATLAB 中是否有“严格数据类型”选项或类似的选项，尤其是用于用户定义函数的输入参数。

我在这两个网页上找到了关于 MATLAB 的“基本类”（数据类型）的有用解释：

http://www.mathworks.com/help/matlab/matlab_prog/fundamental-matlab-classes.html http://www.mathworks.com/help/matlab/data-types_data-types.html

但是，我一直无法找到严格数据类型问题的答案，尤其是对于函数输入参数。我认为这将是一个非常基本的问题，已经在很多地方得到了回答，但是经过广泛的搜索，我还没有找到一个决定性的答案。目前，我一直在使用 is[TYPE]() 函数手动检查数据类型，如果不符合则显示错误消息，尽管这看起来很草率，我希望我可以让 MATLAB 为我强制执行它。

下面是一个函数示例，我想在其中指定输入参数数据类型。它位于 MATLAB 当前路径中名为 strict_data_type_test.m 的文件中。在这个函数中，我想强制变量 yes_or_no 是 MATLAB 的 logical 数据类型。我知道我可以使用 islogical() 函数手动检查，但我的问题是是否可以让 MATLAB 为我强制执行它。我也知道任何非零双精度计算结果为真，零计算结果为假，但我想强制用户发送 logical 以确保错误的参数不是意外发送的，例如。这是示例函数：

function y = strict_data_type_test( x, yes_or_no )

    % manual data type check can go here, but manual check is not desirable

    if (yes_or_no)
        y = 2 .* x;
    else
        y = -5 .* x;
    end

end

在输入参数变量名称之前添加数据类型（就像在大多数编程语言中一样）将数据类型文本视为另一个变量名称而不是数据类型标识符。由此看来，无论如何，在 MATLAB 中严格的数据类型是不可能的，但也许你们中的许多大师都知道我无法找到的有用的技巧、特性或语法。

Answer 1

validateattributes 也可能对您有用，如果有适合您的情况的属性。例如，如果您想强制 yes_or_no 是一个逻辑标量，您可以尝试：

validateattributes(yes_or_no,{'logical'},{'scalar'})

否则可能是像“非空”这样的属性。

Answer 2

我得到了一些很好的回应，所以我不能只选择一个作为“接受的答案”，而是总结一下我到目前为止从你们那里学到的东西：

• 不，MATLAB 没有内置的函数输入参数的严格数据类型
• MATLAB 在运行之前编译代码，因此手动验证检查不应该对性能造成很大负担（分析器可用于评估这一点）
• 存在许多进行手动验证检查的有用方法，此处按与我尝试执行的操作最相关到最不相关的顺序列出：
  • inputParser class
  • validateattributes()
  • 错误/异常处理（throw()、error()、assert() 等）
  • MATLAB's built-in state detection functions (a.k.a predicate functions)
• 我可以查看一些 MathWorks 提供的 MATLAB 函数（或 Statistics 工具箱函数），了解如何通过键入 edit 后跟函数名称来验证输入参数。两个建议的函数是normpdf()（来自统计工具箱）和integral()。我发现其他一些有用的函数是 dot() 和 cross()。

其他想法：

• 看来inputParser 类是对验证输入参数的最专业方法的总体共识。 a related (but not duplicate) stackoverflow post 上指出，较新的 MathWorks 函数倾向于使用这个类，这表明它可能是最好和最新的选择。
• 由于 MathWorks 提供的 MATLAB 函数似乎没有强制执行严格的输入参数数据类型，这进一步表明即使可以这样做，也可能不是推荐的方法。
• MATLAB 似乎将“错误处理”和“异常处理”视为两个不同的概念。例如，这里有两个指向 MATLAB 文档中心的链接，它们展示了 MathWorks 如何以不同的方式考虑“错误处理”和“异常处理”：MathWorks Documentation Center article on Error Handling、MathWorks Documentation Center article on Exception Handling。已就该主题发表了相关的 StackOverflow 帖子，可以在 here (link) 找到。我联系了 MathWorks，并在该帖子中添加了有关此主题的一些新信息，因此，如果您有兴趣，可以点击该链接阅读更多信息。

Answer 3

Matlab 提供了一个“inputParser”，它允许检查输入。除此之外，您还可以使用断言：

assert(islogical(yes_or_no),'logical input expected')

为确保输入参数的数量正确，请使用narginchk。

顺便说一句：看看一些 Matlab 函数，如 edit integral 并检查 tmw 如何处理这个问题。

Answer 4

您可能会发现编写此类代码很乏味或担心它会降低性能：

if ~islogical(yes_or_no) && ~isscalar(yes_or_no)
    error('test:NotLogicalType','Second argument must be logical (Boolean).');
end
if yes_or_no
    y = 2 .* x;
else
    y = -5 .* x;
end

但是，请回想一下，Matlab 在运行之前会编译代码，因此即使您需要测试许多条件，它也会非常快。运行分析器来查看。

在某些情况下（可能不是您的示例）的另一种选择是使用更惰性的方法。此选项允许您的代码使用提供的任何输入运行，但使用try/catch 块来捕获任何错误：

try
    if yes_or_no
        y = 2 .* x;
    else
        y = -5 .* x;
    end
catch me
    ...
    error('test:NotLogicalType','Second argument must be logical (Boolean).');
    % rethrow(me);
end

例如，如果yes_or_no 是一个元胞数组，上面的代码会产生错误（尽管它仍然允许yes_or_no 使用非布尔值、非标量等值，但Matlab 通常过于宽容）。然后，您可以生成自定义错误消息、检测、引发什么样的错误并尝试其他方法等。统计工具箱中的许多功能都使用这种方法（例如，在命令窗口中键入 edit normpdf）以获得更好的效果或更糟。