0 引言

MATLAB由于其強(qiáng)大的功能、友好的開發(fā)界面和簡(jiǎn)單易用的編程語(yǔ)言形式而被開發(fā)人員廣泛使用，許多企業(yè)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(yùn)行依賴于MATLAB軟件系統(tǒng)，部分工作平臺(tái)無(wú)法滿足要求，并且它的運(yùn)行速度相較于C等更底層的語(yǔ)言慢，無(wú)法滿足高性能計(jì)算的需求，通常需要將這些遺留MATLAB代碼轉(zhuǎn)換為C代碼。而人工轉(zhuǎn)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(dòng)轉(zhuǎn)換成C代碼。

程序轉(zhuǎn)換可以節(jié)省軟件開發(fā)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(yīng)用[1]，因此在國(guó)內(nèi)外有大量的對(duì)編程語(yǔ)言轉(zhuǎn)換的研究。本文對(duì)已有的編程語(yǔ)言轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行了借鑒和改進(jìn)，提出了一個(gè)MATLAB到C的自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，著重解決了以下三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是引入了一種基于抽象語(yǔ)法樹(Abstract Syntax Tree，AST)的中間表示(Intermediate Representation，IR)來(lái)解決兩語(yǔ)言間的差異問(wèn)題，為MATLAB和C轉(zhuǎn)換過(guò)程中提供統(tǒng)一的接口，避免為兩種語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)映射制定繁瑣的規(guī)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(zhuǎn)換時(shí)需要對(duì)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(jìn)行識(shí)別。已有許多對(duì)此類高級(jí)語(yǔ)言的變量類型信息識(shí)別的研究成果[2-6]，本文借鑒并實(shí)現(xiàn)了MATLAB到C的轉(zhuǎn)換過(guò)程中的類型信息推導(dǎo)。三是MATLAB中大部分表達(dá)式是矢量間的運(yùn)算，直接轉(zhuǎn)換到C語(yǔ)句會(huì)導(dǎo)致性能下降，并且很多內(nèi)置的科學(xué)計(jì)算函數(shù)沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)的C代碼。本文設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)換算法，使用C數(shù)學(xué)核心庫(kù)(Math Kernel Library，MKL)中的函數(shù)為MATLAB中的矢量運(yùn)算和庫(kù)函數(shù)生成高性能C代碼段，解決轉(zhuǎn)換困難和性能問(wèn)題。本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能幫助開發(fā)人員將MATLAB代碼自動(dòng)轉(zhuǎn)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥230026；

2.安徽省高性能計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥230026)