home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Cream of the Crop 26 / Cream of the Crop 26.iso / os2 / octa209s.zip / octave-2.09 / doc / interpreter / func.tex < prev    next >
Text File  |  1997-08-13  |  36KB  |  1,055 lines

  1. @c Copyright (C) 1996, 1997 John W. Eaton
  2. @c This is part of the Octave manual.
  3. @c For copying conditions, see the file gpl.tex.
  4.  
  5. @node Functions and Scripts, Error Handling, Statements, Top
  6. @chapter Functions and Script Files
  7. @cindex defining functions
  8. @cindex user-defined functions
  9. @cindex functions, user-defined
  10. @cindex script files
  11.  
  12. Complicated Octave programs can often be simplified by defining
  13. functions.  Functions can be defined directly on the command line during
  14. interactive Octave sessions, or in external files, and can be called just
  15. like built-in functions.
  16.  
  17. @menu
  18. * Defining Functions::          
  19. * Multiple Return Values::      
  20. * Variable-length Argument Lists::  
  21. * Variable-length Return Lists::  
  22. * Returning From a Function::   
  23. * Function Files::              
  24. * Script Files::                
  25. * Dynamically Linked Functions::  
  26. * Organization of Functions::   
  27. @end menu
  28.  
  29. @node Defining Functions, Multiple Return Values, Functions and Scripts, Functions and Scripts
  30. @section Defining Functions
  31. @cindex @code{function} statement
  32. @cindex @code{endfunction} statement
  33.  
  34. In its simplest form, the definition of a function named @var{name}
  35. looks like this:
  36.  
  37. @example
  38. @group
  39. function @var{name}
  40.   @var{body}
  41. endfunction
  42. @end group
  43. @end example
  44.  
  45. @noindent
  46. A valid function name is like a valid variable name: a sequence of
  47. letters, digits and underscores, not starting with a digit.  Functions
  48. share the same pool of names as variables.
  49.  
  50. The function @var{body} consists of Octave statements.  It is the
  51. most important part of the definition, because it says what the function
  52. should actually @emph{do}.
  53.  
  54. For example, here is a function that, when executed, will ring the bell
  55. on your terminal (assuming that it is possible to do so):
  56.  
  57. @example
  58. @group
  59. function wakeup
  60.   printf ("\a");
  61. endfunction
  62. @end group
  63. @end example
  64.  
  65. The @code{printf} statement (@pxref{Input and Output}) simply tells
  66. Octave to print the string @code{"\a"}.  The special character @samp{\a}
  67. stands for the alert character (ASCII 7).  @xref{Strings}.
  68.  
  69. Once this function is defined, you can ask Octave to evaluate it by
  70. typing the name of the function.
  71.  
  72. Normally, you will want to pass some information to the functions you
  73. define.  The syntax for passing parameters to a function in Octave is
  74.  
  75. @example
  76. @group
  77. function @var{name} (@var{arg-list})
  78.   @var{body}
  79. endfunction
  80. @end group
  81. @end example
  82.  
  83. @noindent
  84. where @var{arg-list} is a comma-separated list of the function's
  85. arguments.  When the function is called, the argument names are used to
  86. hold the argument values given in the call.  The list of arguments may
  87. be empty, in which case this form is equivalent to the one shown above.
  88.  
  89. To print a message along with ringing the bell, you might modify the
  90. @code{beep} to look like this:
  91.  
  92. @example
  93. @group
  94. function wakeup (message)
  95.   printf ("\a%s\n", message);
  96. endfunction
  97. @end group
  98. @end example
  99.  
  100. Calling this function using a statement like this
  101.  
  102. @example
  103. wakeup ("Rise and shine!");
  104. @end example
  105.  
  106. @noindent
  107. will cause Octave to ring your terminal's bell and print the message
  108. @samp{Rise and shine!}, followed by a newline character (the @samp{\n}
  109. in the first argument to the @code{printf} statement).
  110.  
  111. In most cases, you will also want to get some information back from the
  112. functions you define.  Here is the syntax for writing a function that
  113. returns a single value:
  114.  
  115. @example
  116. @group
  117. function @var{ret-var} = @var{name} (@var{arg-list})
  118.   @var{body}
  119. endfunction
  120. @end group
  121. @end example
  122.  
  123. @noindent
  124. The symbol @var{ret-var} is the name of the variable that will hold the
  125. value to be returned by the function.  This variable must be defined
  126. before the end of the function body in order for the function to return
  127. a value.
  128.  
  129. Variables used in the body of a function are local to the
  130. function.  Variables named in @var{arg-list} and @var{ret-var} are also
  131. local to the function.  @xref{Global Variables}, for information about
  132. how to access global variables inside a function.
  133.  
  134. For example, here is a function that computes the average of the
  135. elements of a vector:
  136.  
  137. @example
  138. @group
  139. function retval = avg (v)
  140.   retval = sum (v) / length (v);
  141. endfunction
  142. @end group
  143. @end example
  144.  
  145. If we had written @code{avg} like this instead,
  146.  
  147. @example
  148. @group
  149. function retval = avg (v)
  150.   if (is_vector (v))
  151.     retval = sum (v) / length (v);
  152.   endif
  153. endfunction
  154. @end group
  155. @end example
  156.  
  157. @noindent
  158. and then called the function with a matrix instead of a vector as the
  159. argument, Octave would have printed an error message like this:
  160.  
  161. @example
  162. @group
  163. error: `retval' undefined near line 1 column 10
  164. error: evaluating index expression near line 7, column 1
  165. @end group
  166. @end example
  167.  
  168. @noindent
  169. because the body of the @code{if} statement was never executed, and
  170. @code{retval} was never defined.  To prevent obscure errors like this,
  171. it is a good idea to always make sure that the return variables will
  172. always have values, and to produce meaningful error messages when
  173. problems are encountered.  For example, @code{avg} could have been
  174. written like this:
  175.  
  176. @example
  177. @group
  178. function retval = avg (v)
  179.   retval = 0;
  180.   if (is_vector (v))
  181.     retval = sum (v) / length (v);
  182.   else
  183.     error ("avg: expecting vector argument");
  184.   endif
  185. endfunction
  186. @end group
  187. @end example
  188.  
  189. There is still one additional problem with this function.  What if it is
  190. called without an argument?  Without additional error checking, Octave
  191. will probably print an error message that won't really help you track
  192. down the source of the error.  To allow you to catch errors like this,
  193. Octave provides each function with an automatic variable called
  194. @code{nargin}.  Each time a function is called, @code{nargin} is
  195. automatically initialized to the number of arguments that have actually
  196. been passed to the function.  For example, we might rewrite the
  197. @code{avg} function like this:
  198.  
  199. @example
  200. @group
  201. function retval = avg (v)
  202.   retval = 0;
  203.   if (nargin != 1)
  204.     usage ("avg (vector)");
  205.   endif
  206.   if (is_vector (v))
  207.     retval = sum (v) / length (v);
  208.   else
  209.     error ("avg: expecting vector argument");
  210.   endif
  211. endfunction
  212. @end group
  213. @end example
  214.  
  215. Although Octave does not automatically report an error if you call a
  216. function with more arguments than expected, doing so probably indicates
  217. that something is wrong.  Octave also does not automatically report an
  218. error if a function is called with too few arguments, but any attempt to
  219. use a variable that has not been given a value will result in an error.
  220. To avoid such problems and to provide useful messages, we check for both
  221. possibilities and issue our own error message.
  222.  
  223. @defvr {Automatic Variable} nargin
  224. When a function is called, this local variable is automatically
  225. initialized to the number of arguments passed to the function.  At the
  226. top level, @code{nargin} holds the number of command line arguments that
  227. were passed to Octave.
  228. @end defvr
  229.  
  230. @defvr {Built-in Variable} silent_functions
  231. If the value of @code{silent_functions} is nonzero, internal output
  232. from a function is suppressed.  Otherwise, the results of expressions
  233. within a function body that are not terminated with a semicolon will
  234. have their values printed.  The default value is 0.
  235.  
  236. For example, if the function
  237.  
  238. @example
  239. function f ()
  240.   2 + 2
  241. endfunction
  242. @end example
  243.  
  244. @noindent
  245. is executed, Octave will either print @samp{ans = 4} or nothing
  246. depending on the value of @code{silent_functions}.
  247. @end defvr
  248.  
  249. @defvr {Built-in Variable} warn_missing_semicolon
  250. If the value of this variable is nonzero, Octave will warn when
  251. statements in function definitions don't end in semicolons.  The default
  252. value is 0.
  253. @end defvr
  254.  
  255. @node Multiple Return Values, Variable-length Argument Lists, Defining Functions, Functions and Scripts
  256. @section Multiple Return Values
  257.  
  258. Unlike many other computer languages, Octave allows you to define
  259. functions that return more than one value.  The syntax for defining
  260. functions that return multiple values is
  261.  
  262. @example
  263. function [@var{ret-list}] = @var{name} (@var{arg-list})
  264.   @var{body}
  265. endfunction
  266. @end example
  267.  
  268. @noindent
  269. where @var{name}, @var{arg-list}, and @var{body} have the same meaning
  270. as before, and @var{ret-list} is a comma-separated list of variable
  271. names that will hold the values returned from the function.  The list of
  272. return values must have at least one element.  If @var{ret-list} has
  273. only one element, this form of the @code{function} statement is
  274. equivalent to the form described in the previous section.
  275.  
  276. Here is an example of a function that returns two values, the maximum
  277. element of a vector and the index of its first occurrence in the vector.
  278.  
  279. @example
  280. @group
  281. function [max, idx] = vmax (v)
  282.   idx = 1;
  283.   max = v (idx);
  284.   for i = 2:length (v)
  285.     if (v (i) > max)
  286.       max = v (i);
  287.       idx = i;
  288.     endif
  289.   endfor
  290. endfunction
  291. @end group
  292. @end example
  293.  
  294. In this particular case, the two values could have been returned as
  295. elements of a single array, but that is not always possible or
  296. convenient.  The values to be returned may not have compatible
  297. dimensions, and it is often desirable to give the individual return
  298. values distinct names.
  299.  
  300. In addition to setting @code{nargin} each time a function is called,
  301. Octave also automatically initializes @code{nargout} to the number of
  302. values that are expected to be returned.  This allows you to write
  303. functions that behave differently depending on the number of values that
  304. the user of the function has requested.  The implicit assignment to the
  305. built-in variable @code{ans} does not figure in the count of output
  306. arguments, so the value of @code{nargout} may be zero.
  307.  
  308. The @code{svd} and @code{lu} functions are examples of built-in
  309. functions that behave differently depending on the value of
  310. @code{nargout}.
  311.  
  312. It is possible to write functions that only set some return values.  For
  313. example, calling the function
  314.  
  315. @example
  316. function [x, y, z] = f ()
  317.   x = 1;
  318.   z = 2;
  319. endfunction
  320. @end example
  321.  
  322. @noindent
  323. as
  324.  
  325. @example
  326. [a, b, c] = f ()
  327. @end example
  328.  
  329. @noindent
  330. produces:
  331.  
  332. @example
  333. a = 1
  334.  
  335. b = [](0x0)
  336.  
  337. c = 2
  338. @end example
  339.  
  340. @noindent
  341. provided that the built-in variable @code{define_all_return_values} is
  342. nonzero and the value of @code{default_return_value} is @samp{[]}.
  343. @xref{Summary of Built-in Variables}.
  344.  
  345. @defvr {Automatic Variable} nargout
  346. When a function is called, this local variable is automatically
  347. initialized to the number of arguments expected to be returned.  For
  348. example, 
  349.  
  350. @example
  351. f ()
  352. @end example
  353.  
  354. @noindent
  355. will result in @code{nargout} being set to 0 inside the function
  356. @code{f} and
  357.  
  358. @example
  359. [s, t] = f ()
  360. @end example
  361.  
  362. @noindent
  363. will result in @code{nargout} being set to 2 inside the function
  364. @code{f}.
  365.  
  366. At the top level, @code{nargout} is undefined.
  367. @end defvr
  368.  
  369. @defvr {Built-in Variable} default_return_value
  370. The value given to otherwise uninitialized return values if
  371. @code{define_all_return_values} is nonzero.  The default value is
  372. @code{[]}.
  373. @end defvr
  374.  
  375. @defvr {Built-in Variable} define_all_return_values
  376. If the value of @code{define_all_return_values} is nonzero, Octave
  377. will substitute the value specified by @code{default_return_value} for
  378. any return values that remain undefined when a function returns.  The
  379. default value is 0.
  380. @end defvr
  381.  
  382. @deftypefn {Function File} {} nargchk (@var{nargin_min}, @var{nargin_max}, @var{n})
  383. If @var{n} is in the range @var{nargin_min} through @var{nargin_max}
  384. inclusive, return the empty matrix.  Otherwise, return a message
  385. indicating whether @var{n} is too large or too small.
  386.  
  387. This is useful for checking to see that the number of arguments supplied
  388. to a function is within an acceptable range.
  389. @end deftypefn
  390.  
  391. @node Variable-length Argument Lists, Variable-length Return Lists, Multiple Return Values, Functions and Scripts
  392. @section Variable-length Argument Lists
  393. @cindex Variable-length argument lists
  394. @cindex @code{...}
  395.  
  396. Octave has a real mechanism for handling functions that take an
  397. unspecified number of arguments, so it is not necessary to place an
  398. upper bound on the number of optional arguments that a function can
  399. accept.
  400.  
  401. @c XXX FIXME XXX -- should we add a note about why this feature is not
  402. @c compatible with Matlab 5?
  403.  
  404. Here is an example of a function that uses the new syntax to print a
  405. header followed by an unspecified number of values:
  406.  
  407. @example
  408. function foo (heading, ...)
  409.   disp (heading);
  410.   va_start ();
  411.   ## Pre-decrement to skip `heading' arg.
  412.   while (--nargin)
  413.     disp (va_arg ());
  414.   endwhile
  415. endfunction
  416. @end example
  417.  
  418. The ellipsis that marks the variable argument list may only appear once
  419. and must be the last element in the list of arguments.
  420.  
  421. @deftypefn {Built-in Function} {} va_start ()
  422. Position an internal pointer to the first unnamed argument and allows
  423. you to cycle through the arguments more than once.  It is not necessary
  424. to call @code{va_start} if you do not plan to cycle through the
  425. arguments more than once.  This function may only be called inside
  426. functions that have been declared to accept a variable number of input
  427. arguments.
  428. @end deftypefn
  429.  
  430. @deftypefn {Built-in Function} {} va_arg ()
  431. Return the value of the next available argument and move the internal
  432. pointer to the next argument.  It is an error to call @code{va_arg()}
  433. when there are no more arguments available.
  434. @end deftypefn
  435.  
  436. Sometimes it is useful to be able to pass all unnamed arguments to
  437. another function.  The keyword @var{all_va_args} makes this very easy to
  438. do.  For example,
  439.  
  440. @example
  441. @group
  442. function f (...)
  443.   while (nargin--)
  444.     disp (va_arg ())
  445.   endwhile
  446. endfunction
  447.  
  448. function g (...)
  449.   f ("begin", all_va_args, "end")
  450. endfunction
  451.  
  452. g (1, 2, 3)
  453.  
  454.      @print{} begin
  455.      @print{} 1
  456.      @print{} 2
  457.      @print{} 3
  458.      @print{} end
  459. @end group
  460. @end example
  461.  
  462. @defvr {Keyword} all_va_args
  463. This keyword stands for the entire list of optional argument, so it is
  464. possible to use it more than once within the same function without
  465. having to call @code{va_start}.  It can only be used within functions
  466. that take a variable number of arguments.  It is an error to use it in
  467. other contexts.
  468. @end defvr
  469.  
  470. @node Variable-length Return Lists, Returning From a Function, Variable-length Argument Lists, Functions and Scripts
  471. @section Variable-length Return Lists
  472. @cindex Variable-length return lists
  473. @cindex @code{...}
  474.  
  475. Octave also has a real mechanism for handling functions that return an
  476. unspecified number of values, so it is no longer necessary to place an
  477. upper bound on the number of outputs that a function can produce.
  478.  
  479. Here is an example of a function that uses a variable-length return list
  480. to produce @var{n} values:
  481.  
  482. @example
  483. @group
  484. function [...] = f (n, x)
  485.   for i = 1:n
  486.     vr_val (i * x);
  487.   endfor
  488. endfunction
  489.  
  490. [dos, quatro] = f (2, 2)
  491.      @result{} dos = 2
  492.      @result{} quatro = 4
  493. @end group
  494. @end example
  495.  
  496. As with variable argument lists, the ellipsis that marks the variable
  497. return list may only appear once and must be the last element in the
  498. list of returned values.
  499.  
  500. @deftypefn {Built-in Function} {} vr_val (@var{val})
  501. Each time this function is called, it places the value of its argument
  502. at the end of the list of values to return from the current function.
  503. Once @code{vr_val} has been called, there is no way to go back to the
  504. beginning of the list and rewrite any of the return values.  This
  505. function may only be called within functions that have been declared to
  506. return an unspecified number of output arguments (by using the special
  507. ellipsis notation described above).
  508. @end deftypefn
  509.  
  510. @node Returning From a Function, Function Files, Variable-length Return Lists, Functions and Scripts
  511. @section Returning From a Function
  512.  
  513. The body of a user-defined function can contain a @code{return} statement.
  514. This statement returns control to the rest of the Octave program.  It
  515. looks like this:
  516.  
  517. @example
  518. return
  519. @end example
  520.  
  521. Unlike the @code{return} statement in C, Octave's @code{return}
  522. statement cannot be used to return a value from a function.  Instead,
  523. you must assign values to the list of return variables that are part of
  524. the @code{function} statement.  The @code{return} statement simply makes
  525. it easier to exit a function from a deeply nested loop or conditional
  526. statement.
  527.  
  528. Here is an example of a function that checks to see if any elements of a
  529. vector are nonzero.
  530.  
  531. @example
  532. @group
  533. function retval = any_nonzero (v)
  534.   retval = 0;
  535.   for i = 1:length (v)
  536.     if (v (i) != 0)
  537.       retval = 1;
  538.       return;
  539.     endif
  540.   endfor
  541.   printf ("no nonzero elements found\n");
  542. endfunction
  543. @end group
  544. @end example
  545.  
  546. Note that this function could not have been written using the
  547. @code{break} statement to exit the loop once a nonzero value is found
  548. without adding extra logic to avoid printing the message if the vector
  549. does contain a nonzero element.
  550.  
  551. @defvr {Keyword} return
  552. When Octave encounters the keyword @code{return} inside a function or
  553. script, it returns control to be caller immediately.  At the top level,
  554. the return statement is ignored.  A @code{return} statement is assumed
  555. at the end of every function definition.
  556. @end defvr
  557.  
  558. @defvr {Built-in Variable} return_last_computed_value
  559. If the value of @code{return_last_computed_value} is true, and a
  560. function is defined without explicitly specifying a return value, the
  561. function will return the value of the last expression.  Otherwise, no
  562. value will be returned.  The default value is 0.
  563.  
  564. For example, the function
  565.  
  566. @example
  567. function f ()
  568.   2 + 2;
  569. endfunction
  570. @end example
  571.  
  572. @noindent
  573. will either return nothing, if the value of
  574. @code{return_last_computed_value} is 0, or 4, if the value of
  575. @code{return_last_computed_value} is nonzero.
  576. @end defvr
  577.  
  578. @node Function Files, Script Files, Returning From a Function, Functions and Scripts
  579. @section Function Files
  580. @cindex function file
  581.  
  582. Except for simple one-shot programs, it is not practical to have to
  583. define all the functions you need each time you need them.  Instead, you
  584. will normally want to save them in a file so that you can easily edit
  585. them, and save them for use at a later time.
  586.  
  587. Octave does not require you to load function definitions from files
  588. before using them.  You simply need to put the function definitions in a
  589. place where Octave can find them.
  590.  
  591. When Octave encounters an identifier that is undefined, it first looks
  592. for variables or functions that are already compiled and currently
  593. listed in its symbol table.  If it fails to find a definition there, it
  594. searches the list of directories specified by the built-in variable
  595. @code{LOADPATH} for files ending in @file{.m} that have the same base
  596. name as the undefined identifier.@footnote{The @samp{.m} suffix was
  597. chosen for compatibility with @sc{Matlab}.}  Once Octave finds a file
  598. with a name that matches, the contents of the file are read.  If it
  599. defines a @emph{single} function, it is compiled and executed.
  600. @xref{Script Files}, for more information about how you can define more
  601. than one function in a single file.
  602.  
  603. When Octave defines a function from a function file, it saves the full
  604. name of the file it read and the time stamp on the file.  After
  605. that, it checks the time stamp on the file every time it needs the
  606. function.  If the time stamp indicates that the file has changed since
  607. the last time it was read, Octave reads it again.
  608.  
  609. Checking the time stamp allows you to edit the definition of a function
  610. while Octave is running, and automatically use the new function
  611. definition without having to restart your Octave session.  Checking the
  612. time stamp every time a function is used is rather inefficient, but it
  613. has to be done to ensure that the correct function definition is used.
  614.  
  615. To avoid degrading performance unnecessarily by checking the time stamps
  616. on functions that are not likely to change, Octave assumes that function
  617. files in the directory tree
  618. @file{@var{octave-home}/share/octave/@var{version}/m}
  619. will not change, so it doesn't have to check their time stamps every time the
  620. functions defined in those files are used.  This is normally a very good
  621. assumption and provides a significant improvement in performance for the
  622. function files that are distributed with Octave.
  623.  
  624. If you know that your own function files will not change while you are
  625. running Octave, you can improve performance by setting the variable
  626. @code{ignore_function_time_stamp} to @code{"all"}, so that Octave will
  627. ignore the time stamps for all function files.  Setting it to
  628. @code{"system"} gives the default behavior.  If you set it to anything
  629. else, Octave will check the time stamps on all function files.
  630.  
  631. @c XXX FIXME XXX -- note about time stamps on files in NFS environments?
  632.  
  633. @defvr {Built-in Variable} LOADPATH
  634. A colon separated list of directories in which to search for function
  635. files.  @xref{Functions and Scripts}.  The value of @code{LOADPATH}
  636. overrides the environment variable @code{OCTAVE_PATH}.  @xref{Installation}.
  637.  
  638. @code{LOADPATH} is now handled in the same way as @TeX{} handles
  639. @code{TEXINPUTS}.  If the path starts with @samp{:}, the standard path
  640. is prepended to the value of @code{LOADPATH}.  If it ends with @samp{:}
  641. the standard path is appended to the value of @code{LOADPATH}.
  642.  
  643. In addition, if any path element ends in @samp{//}, that directory and
  644. all subdirectories it contains are searched recursively for function
  645. files.  This can result in a slight delay as Octave caches the lists of
  646. files found in the @code{LOADPATH} the first time Octave searches for a
  647. function.  After that, searching is usually much faster because Octave
  648. normally only needs to search its internal cache for files.
  649.  
  650. To improve performance of recursive directory searching, it is best for
  651. each directory that is to be searched recursively to contain
  652. @emph{either} additional subdirectories @emph{or} function files, but
  653. not a mixture of both.
  654.  
  655. @xref{Organization of Functions} for a description of the function file
  656. directories that are distributed with Octave.
  657. @end defvr
  658.  
  659. @defvr {Built-in Variable} ignore_function_time_stamp
  660. This variable can be used to prevent Octave from making the system call
  661. @code{stat} each time it looks up functions defined in function files.
  662. If @code{ignore_function_time_stamp} to @code{"system"}, Octave will not
  663. automatically recompile function files in subdirectories of
  664. @file{@var{octave-home}/lib/@var{version}} if they have changed since
  665. they were last compiled, but will recompile other function files in the
  666. @code{LOADPATH} if they change.  If set to @code{"all"}, Octave will not
  667. recompile any function files unless their definitions are removed with
  668. @code{clear}.  For any other value of @code{ignore_function_time_stamp},
  669. Octave will always check to see if functions defined in function files
  670. need to recompiled.  The default value of @code{ignore_function_time_stamp} is
  671. @code{"system"}.
  672. @end defvr
  673.  
  674. @defvr {Built-in Variable} warn_function_name_clash
  675. If the value of @code{warn_function_name_clash} is nonzero, a warning is
  676. issued when Octave finds that the name of a function defined in a
  677. function file differs from the name of the file.  (If the names
  678. disagree, the name declared inside the file is ignored.)  If the value
  679. is 0, the warning is omitted.  The default value is 1.
  680. @end defvr
  681.  
  682. @node Script Files, Dynamically Linked Functions, Function Files, Functions and Scripts
  683. @section Script Files
  684.  
  685. A script file is a file containing (almost) any sequence of Octave
  686. commands.  It is read and evaluated just as if you had typed each
  687. command at the Octave prompt, and provides a convenient way to perform a
  688. sequence of commands that do not logically belong inside a function.
  689.  
  690. Unlike a function file, a script file must @emph{not} begin with the
  691. keyword @code{function}.  If it does, Octave will assume that it is a
  692. function file, and that it defines a single function that should be
  693. evaluated as soon as it is defined.
  694.  
  695. A script file also differs from a function file in that the variables
  696. named in a script file are not local variables, but are in the same
  697. scope as the other variables that are visible on the command line.
  698.  
  699. Even though a script file may not begin with the @code{function}
  700. keyword, it is possible to define more than one function in a single
  701. script file and load (but not execute) all of them at once.  To do 
  702. this, the first token in the file (ignoring comments and other white
  703. space) must be something other than @code{function}.  If you have no
  704. other statements to evaluate, you can use a statement that has no
  705. effect, like this:
  706.  
  707. @example
  708. @group
  709. # Prevent Octave from thinking that this
  710. # is a function file:
  711.  
  712. 1;
  713.  
  714. # Define function one:
  715.  
  716. function one ()
  717.   ...
  718. @end group
  719. @end example
  720.  
  721. To have Octave read and compile these functions into an internal form,
  722. you need to make sure that the file is in Octave's @code{LOADPATH}, then
  723. simply type the base name of the file that contains the commands.
  724. (Octave uses the same rules to search for script files as it does to
  725. search for function files.)
  726.  
  727. If the first token in a file (ignoring comments) is @code{function},
  728. Octave will compile the function and try to execute it, printing a
  729. message warning about any non-whitespace characters that appear after
  730. the function definition.
  731.  
  732. Note that Octave does not try to look up the definition of any identifier
  733. until it needs to evaluate it.  This means that Octave will compile the
  734. following statements if they appear in a script file, or are typed at
  735. the command line,
  736.  
  737. @example
  738. @group
  739. # not a function file:
  740. 1;
  741. function foo ()
  742.   do_something ();
  743. endfunction
  744. function do_something ()
  745.   do_something_else ();
  746. endfunction
  747. @end group
  748. @end example
  749.  
  750. @noindent
  751. even though the function @code{do_something} is not defined before it is
  752. referenced in the function @code{foo}.  This is not an error because
  753. Octave does not need to resolve all symbols that are referenced by a
  754. function until the function is actually evaluated.
  755.  
  756. Since Octave doesn't look for definitions until they are needed, the
  757. following code will always print @samp{bar = 3} whether it is typed
  758. directly on the command line, read from a script file, or is part of a
  759. function body, even if there is a function or script file called
  760. @file{bar.m} in Octave's @code{LOADPATH}.
  761.  
  762. @example
  763. @group
  764. eval ("bar = 3");
  765. bar
  766. @end group
  767. @end example
  768.  
  769. Code like this appearing within a function body could fool Octave if
  770. definitions were resolved as the function was being compiled.  It would
  771. be virtually impossible to make Octave clever enough to evaluate this
  772. code in a consistent fashion.  The parser would have to be able to
  773. perform the call to @code{eval} at compile time, and that would be
  774. impossible unless all the references in the string to be evaluated could
  775. also be resolved, and requiring that would be too restrictive (the
  776. string might come from user input, or depend on things that are not
  777. known until the function is evaluated).
  778.  
  779. Although Octave normally executes commands from script files that have
  780. the name @file{@var{file}.m}, you can use the function @code{source} to
  781. execute commands from any file.
  782.  
  783. @deftypefn {Built-in Function} {} source (@var{file})
  784. Parse and execute the contents of @var{file}.  This is equivalent to
  785. executing commands from a script file, but without requiring the file to
  786. be named @file{@var{file}.m}.
  787. @end deftypefn
  788.  
  789. @node Dynamically Linked Functions, Organization of Functions, Script Files, Functions and Scripts
  790. @section Dynamically Linked Functions
  791. @cindex dynamic linking
  792.  
  793. On some systems, Octave can dynamically load and execute functions
  794. written in C++.  Octave can only directly call functions written in C++,
  795. but you can also load functions written in other languages
  796. by calling them from a simple wrapper function written in C++.
  797.  
  798. Here is an example of how to write a C++ function that Octave can load,
  799. with commentary.  The source for this function is included in the source
  800. distributions of Octave, in the file @file{examples/oregonator.cc}.  It
  801. defines the same set of differential equations that are used in the
  802. example problem of @ref{Ordinary Differential Equations}.  By running
  803. that example and this one, we can compare the execution times to see
  804. what sort of increase in speed you can expect by using dynamically
  805. linked functions.
  806.  
  807. The function defined in @file{oregonator.cc} contains just 8 statements,
  808. and is not much different than the code defined in the corresponding
  809. M-file (also distributed with Octave in the file
  810. @file{examples/oregonator.m}).
  811.  
  812. Here is the complete text of @file{oregonator.cc}:
  813.  
  814. just
  815.  
  816. @example
  817. @group
  818. #include <octave/oct.h>
  819.  
  820. DEFUN_DLD (oregonator, args, ,
  821.   "The `oregonator'.")
  822. @{
  823.   ColumnVector dx (3);
  824.  
  825.   ColumnVector x = args(0).vector_value ();
  826.  
  827.   dx(0) = 77.27 * (x(1) - x(0)*x(1) + x(0)
  828.                    - 8.375e-06*pow (x(0), 2));
  829.  
  830.   dx(1) = (x(2) - x(0)*x(1) - x(1)) / 77.27;
  831.  
  832.   dx(2) = 0.161*(x(0) - x(2));
  833.  
  834.   return octave_value (dx);
  835. @}
  836. @end group
  837. @end example
  838.  
  839. The first line of the file,
  840.  
  841. @example
  842. #include <octave/oct.h>
  843. @end example
  844.  
  845. @noindent
  846. includes declarations for all of Octave's internal functions that you
  847. will need.  If you need other functions from the standard C++ or C
  848. libraries, you can include the necessary headers here.
  849.  
  850. The next two lines
  851. @example
  852. @group
  853. DEFUN_DLD (oregonator, args, ,
  854.   "The `oregonator'.")
  855. @end group
  856. @end example
  857.  
  858. @noindent
  859. declares the function.  The macro @code{DEFUN_DLD} and the macros that
  860. it depends on are defined in the files @file{defun-dld.h},
  861. @file{defun.h}, and @file{defun-int.h} (these files are included in the
  862. header file @file{octave/oct.h}).
  863.  
  864. Note that the third parameter to @code{DEFUN_DLD} (@code{nargout}) is
  865. not used, so it is omitted from the list of arguments to in order to
  866. avoid  the warning from gcc about an unused function parameter.
  867.  
  868. @noindent
  869. simply declares an object to store the right hand sides of the
  870. differential equation, and
  871.  
  872. The statement
  873.  
  874. @example
  875. ColumnVector x = args(0).vector_value ();
  876. @end example
  877.  
  878. @noindent
  879. extracts a column vector from the input arguments.  The variable
  880. @code{args} is passed to functions defined with @code{DEFUN_DLD} as an
  881. @code{octave_value_list} object, which includes methods for getting the
  882. length of the list and extracting individual elements.
  883.  
  884. In this example, we don't check for errors, but that is not difficult.
  885. All of the Octave's built-in functions do some form of checking on their
  886. arguments, so you can check the source code for those functions for
  887. examples of various strategies for verifying that the correct number and
  888. types of arguments have been supplied.
  889.  
  890. The next statements
  891.  
  892. @example
  893. @group
  894. ColumnVector dx (3);
  895.  
  896. dx(0) = 77.27 * (x(1) - x(0)*x(1) + x(0)
  897.                  - 8.375e-06*pow (x(0), 2));
  898.  
  899. dx(1) = (x(2) - x(0)*x(1) - x(1)) / 77.27;
  900.  
  901. dx(2) = 0.161*(x(0) - x(2));
  902. @end group
  903. @end example
  904.  
  905. @noindent
  906. define the right hand side of the differential equation.  Finally, we
  907. can return @code{dx}:
  908.  
  909. @example
  910. return octave_value (dx);
  911. @end example
  912.  
  913. @noindent
  914. The actual return type is @code{octave_value_list}, but it is only
  915. necessary to convert the return type to an @code{octave_value} because
  916. there is a default constructor that can automatically create an object
  917. of that type from an @code{octave_value} object, so we can just use that
  918. instead.
  919.  
  920. To use this file, your version of Octave must support dynamic linking.
  921. To find out if it does, type the command
  922. @kbd{octave_config_info ("dld")} at the Octave prompt.  Support for
  923. dynamic linking is included if this command returns 1.
  924.  
  925. To compile the example file, type the command @samp{mkoctfile
  926. oregonator.cc} at the shell prompt.  The script @code{mkoctfile} should
  927. have been installed along with Octave.  Running it will create a file
  928. called @file{oregonator.oct} that can be loaded by Octave.  To test the
  929. @file{oregonator.oct} file, start Octave and type the command
  930.  
  931. @example
  932. oregonator ([1, 2, 3], 0)
  933. @end example
  934.  
  935. @noindent
  936. at the Octave prompt.  Octave should respond by printing
  937.  
  938. @example
  939. @group
  940. ans =
  941.  
  942.    77.269353
  943.    -0.012942
  944.    -0.322000
  945. @end group
  946. @end example
  947.  
  948. You can now use the @file{oregonator.oct} file just as you would the
  949. @code{oregonator.m} file to solve the set of differential equations.
  950.  
  951. On a 133 MHz Pentium running Linux, Octave can solve the problem shown
  952. in @ref{Ordinary Differential Equations} in about 1.4 second using the
  953. dynamically linked function, compared to about 19 seconds using the
  954. M-file.  Similar decreases in execution time can be expected for other
  955. functions, particularly those that rely on functions like @code{lsode}
  956. that require user-supplied functions.
  957.  
  958. Additional examples are available in the files in the @file{src}
  959. directory of the Octave distribution.  Currently, this includes the
  960. files
  961.  
  962. @example
  963. @group
  964. balance.cc   fft2.cc      inv.cc       qzval.cc
  965. chol.cc      filter.cc    log.cc       schur.cc
  966. colloc.cc    find.cc      lsode.cc     sort.cc 
  967. dassl.cc     fsolve.cc    lu.cc        svd.cc
  968. det.cc       givens.cc    minmax.cc    syl.cc
  969. eig.cc       hess.cc      pinv.cc      
  970. expm.cc      ifft.cc      qr.cc     
  971. fft.cc       ifft2.cc     quad.cc
  972. @end group
  973. @end example
  974.  
  975. @noindent
  976. These files use the macro @code{DEFUN_DLD_BUILTIN} instead of
  977. @code{DEFUN_DLD}.  The difference between these two macros is just that
  978. @code{DEFUN_DLD_BUILTIN} can define a built-in function that is not
  979. dynamically loaded if the operating system does not support dynamic
  980. linking.  To define your own dynamically linked functions you should use
  981. @code{DEFUN_DLD}.
  982.  
  983. There is currently no detailed description of all the functions that you
  984. can call in a built-in function.  For the time being, you will have to
  985. read the source code for Octave.
  986.  
  987. @node Organization of Functions,  , Dynamically Linked Functions, Functions and Scripts
  988. @section Organization of Functions Distributed with Octave
  989.  
  990. Many of Octave's standard functions are distributed as function files.
  991. They are loosely organized by topic, in subdirectories of
  992. @file{@var{octave-home}/lib/octave/@var{version}/m}, to make it easier
  993. to find them.
  994.  
  995. The following is a list of all the function file subdirectories, and the
  996. types of functions you will find there.
  997.  
  998. @table @file
  999. @item audio
  1000. Functions for playing and recording sounds.
  1001.  
  1002. @item control
  1003. Functions for design and simulation of automatic control systems.
  1004.  
  1005. @item elfun
  1006. Elementary functions.
  1007.  
  1008. @item general
  1009. Miscellaneous matrix manipulations, like @code{flipud}, @code{rot90},
  1010. and @code{triu}, as well as other basic functions, like
  1011. @code{is_matrix}, @code{nargchk}, etc.
  1012.  
  1013. @item image
  1014. Image processing tools.  These functions require the X Window System.
  1015.  
  1016. @item io
  1017. Input-ouput functions.
  1018.  
  1019. @item linear-algebra
  1020. Functions for linear algebra.
  1021.  
  1022. @item miscellaneous
  1023. Functions that don't really belong anywhere else.
  1024.  
  1025. @item plot
  1026. A set of functions that implement the @sc{Matlab}-like plotting functions.
  1027.  
  1028. @item polynomial
  1029. Functions for manipulating polynomials.
  1030.  
  1031. @item set
  1032. Functions for creating and manipulating sets of unique values.
  1033.  
  1034. @item signal
  1035. Functions for signal processing applications.
  1036.  
  1037. @item specfun
  1038. Special functions.
  1039.  
  1040. @item special-matrix
  1041. Functions that create special matrix forms.
  1042.  
  1043. @item startup
  1044. Octave's system-wide startup file.
  1045.  
  1046. @item statistics
  1047. Statistical functions.
  1048.  
  1049. @item strings
  1050. Miscellaneous string-handling functions.
  1051.  
  1052. @item time
  1053. Functions related to time keeping.
  1054. @end table
  1055.