MATLAB 中 eval 函数的替代方法

引言

MATLAB的eval函数是一个有趣但却被滥用的函数，它允许用户执行字符串中包含的MATLAB表达式。

• 构建变量名：即时创建和分配变量，就像从输入字符串一样。
• 执行命令：以字符串形式加载MATLAB命令。
• 评估表达式：以一种执行方式计算数学值或获取变量值。

例如

eval的挑战

1. 性能问题

• eval函数在运行时使用字符串，这比固定的MATLAB代码耗时更长。
• 每次调用eval时，都会引入新的开销，这在大型计算函数或for循环中可能会迅速累积。

2. 代码可读性和可维护性

• eval会使脚本或函数对其他人（甚至可能是作者本人在未来）来说可读性和可理解性降低。
• 调试变得非常困难，因为eval内部的错误无法直接调试到其封装的编程代码。

清晰度降低的例子

3. 安全风险

• 运行动态代码字符串可能导致安全问题，如果输入是由用户数据生成的，这会成为一个真正的问题。
• 他们会注意到，如果处理不当，通过eval可能会导致注入和执行。

潜在风险示例

需要替代方案

如果您想编写高质量、高效且安全的MATLAB代码，避免使用eval至关重要。当前的MATLAB编程平台采用的代码结构和动态不需要运行时解释。

• 提高性能：因为预编译和结构化的代码运行也更可预测。
• 增强可读性：替代方案增加了更多的理解，为团队和后续调整提供了清晰的代码视图。
• 降低风险：这是因为eval消除了网站暴露于他人错误和恶意脚本的风险。

MATLAB中eval的常见用例

1. 动态评估表达式或命令

eval最常见的用途是评估存储为字符串的MATLAB表达式。当在脚本编译时不知道要执行的确切命令时，这通常很有用。

示例

2. 以编程方式构建变量名

eval通常用于构造或检索变量，其名称存储在字符串中。这种情况在数据存储在许多具有系统索引标签的变量中时很常见。

示例

动态创建多个变量

3. 访问动态结构或对象的字段

当结构中的字段名或对象中的属性名是在运行时确定的，有时会使用eval来访问或修改值。

示例

动态访问结构中的字段

MATLAB中eval的替代方案

使用动态字段引用

此功能依赖于MATLAB的结构来动态引用字段，从而无需使用eval。有时，动态数据包含动态字段名，这就是为什么使用点（.）和动态字段名很重要。

• 结构体提供了一个命名的相关数据集合，使用了字段结构。
• 您不是动态地构建变量名，而是使用动态字段名来获取和修改数据。

示例

基于索引的变量访问

在这种情况下，数据可以存储在元胞数组、表格或任何其他索引数据中，例如如下所示。这些允许定制和有效的数据管理。

• 列表等同于元胞数组，而表格是包含基于数字或标签的索引数据的容器。
• 它们消除了在动态开发过程中发明新变量名的需要。

示例（使用元胞数组）

字符串操作和str2func

str2func用于将字符串转换为函数句柄，这样就可以在不使用eval的情况下动态调用命令。

• 当在运行时需要调用某个函数时，使用此方法非常有价值。
• 值得注意的是，str2func比eval更快、更安全。

示例

MATLAB表和containers.Map

MATLAB表和containers.Map是强大的工具，可以使用固定的键或标签来组织和访问数据。

• 表按行和列维护值，就像我们在电子表格中使用的那样，并且可以通过列名或指定的行名索引来访问表的内容。

示例

使用containers.Map

• 您可以使用map来设置和重置键值对，这使您能够通过键获取数据。

示例

逻辑条件和Switch-Case语句

当需要处理可变事物时，逻辑条件或switch-case语句比eval更好，因为它们提供了结构。

• 这些用于控制执行分支的结构基于预定的条件。
• 它不涉及在运行时执行代码字符串。

示例