文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.06.007
引用格式： 余澤霖，徐云. MATLAB到高性能C的代碼轉換系統設計與實現[J].信息技術與網絡安全，2022，41(6)：36-42，56.
0 引言
MATLAB由于其強大的功能、友好的開發界面和簡單易用的編程語言形式而被開發人員廣泛使用，許多企業和科研單位都存在著大量的MATLAB遺留代碼(Legacy Code)。但由于MATLAB程序運行依賴于MATLAB軟件系統，部分工作平臺無法滿足要求，并且它的運行速度相較于C等更底層的語言慢，無法滿足高性能計算的需求，通常需要將這些遺留MATLAB代碼轉換為C代碼。而人工轉換代碼需要付出高昂的人力成本，因此，理想的解決方案是將MATLAB代碼自動轉換成C代碼。
程序轉換可以節省軟件開發的成本，并在軟件的移植、重用、更新和編譯等方面有著重要的應用[1]，因此在國內外有大量的對編程語言轉換的研究。本文對已有的編程語言轉換方法進行了借鑒和改進，提出了一個MATLAB到C的自動轉換方法，著重解決了以下三個關鍵問題：一是引入了一種基于抽象語法樹(Abstract Syntax Tree，AST)的中間表示(Intermediate Representation，IR)來解決兩語言間的差異問題，為MATLAB和C轉換過程中提供統一的接口，避免為兩種語言的語法結構映射制定繁瑣的規則。二是由于C中變量需要聲明后使用，而MATLAB不需要，因此在轉換時需要對MATLAB中的矩陣變量的類型信息(矩陣的大小和矩陣元素的類型)進行識別。已有許多對此類高級語言的變量類型信息識別的研究成果[2-6]，本文借鑒并實現了MATLAB到C的轉換過程中的類型信息推導。三是MATLAB中大部分表達式是矢量間的運算，直接轉換到C語句會導致性能下降，并且很多內置的科學計算函數沒有直接對應的C代碼。本文設計了轉換算法，使用C數學核心庫(Math Kernel Library，MKL)中的函數為MATLAB中的矢量運算和庫函數生成高性能C代碼段，解決轉換困難和性能問題。本文實現的系統能幫助開發人員將MATLAB代碼自動轉換生成C代碼，提升代碼性能，減少人工成本。
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作者信息：
余澤霖1，2，徐 云1，2
(1.中國科學技術大學 計算機科學與技術學院，安徽 合肥230026；
2.安徽省高性能計算重點實驗室，安徽 合肥230026)
