在Matlab中如何调用C.doc

在Matlab中如何调用C+的程序/lewutianmatlab调用c+，应该用mex把cpp编译成 .mex文件供MATLAB在命令行方式下调用吧看下面这片文章文章: 摘自北京理工大学BBS MATLAB是什么东东？不用我多说了，大批的高手会告诉你它的无数好处。但是MATLAB程序存在的一般问题是： 1、运算速度较慢，特别是有for i=1:? for j=1:? . end end时，那你就死定了。 2、无法脱离MATLAB环境运行，虽然你可以用MATLAB自带的工具把M文件转成可执行程序，但是执行时，你只能看到一个黑黑的窗口，难道，这就是.Windows? $%&%$#%&。 3、GUI功能差。许多大侠不愿意看到2中所述的DOS-Windows界面，于是使用了MATLAB带的GUI生成工具。（不要扔臭鸡蛋！我知道你用Graphic Editor改了一下界面，发现以前的工作全都白做了因为被覆盖了，西西）但是MATLAB提供的控件和事件实在有限。GUI界面做好后放在机器里，向尚未进实验室的师妹（们）炫耀一下，还勉强可以增加一些魅力值。如果被专家看到了，西西。只怕效果不太美妙。 因此，如果能够实现MATLAB与VC或者BC或者C+BUILDER等可视化设计语言的交互，提高速度，美化界面，使程序更符合Windows的规范，同时又利用MATLAB的强大功能，对任何人来说都很有意义。 我在课题中涉及到了部分MATLAB与C+的接口知识，在这里总结出来，算是抛砖引玉吧。其中错误以及偏颇的地方，尚请各位大侠以及高手多多指教，谢谢！ （一）接口种类 用C+（或者C）语言操作MATLAB，有三种途径： MEX文件 在MATLAB中可调用的C或Fortran语言程序称为MEX文件。MATLAB可以直接把MEX文件视为它的内建函数进行调用。MEX文件是动态链接的子例程，MATLAB解释器可以自动载入并执行它。MEX文件主要有以下用途： 对于大量现有的C或者Fortran程序可以无须改写成MATLAB专用的M文件格式而在MATLAB中执行。 对于那些MATLAB运算速度过慢的算法，可以用C或者Frotran语言编写以提高效率。 MAT文件应用程序 MAT文件是MATLAB专用的用于保存数据至磁盘和向MATLAB导入、从MATLAB导出数据的数据文件格式。MAT文件提供了一种简便的机制，它允许你在两个平台之间以灵活的方式移动数据。而且，它还提供了一种途径来向其它单机MATLAB应用导入或者导出数据。 为了简化在MATLAB环境之外对MAT文件的使用，MATLAB给出了一个操作例程库，通过它，我们可以使用C/C+或者Fortran程序读写MAT文件。 引擎应用程序 MATLAB提供了一系列的例程使得别的程序可以调用MATLAB，从而把MATLAB用作一个计算引擎。MATLAB引擎程序指的是那些通过管道（在UNIX系统中）或者ActiveX（在Windows系统中）与独立MATLAB进程进行通信的C/C+或者Fortran程序。 MATLAB同样提供了一个函数库来启动或者结束MATLAB进程、与MATLAB交换数据以及发送MATLAB命令。 （二）MEX文件 1、一个MEX的例子 #include mex.h /* * timestwo.c - example found in API guide * * Computational function that takes a scalar and doubles it. * * This is a MEX-file for MATLAB. * Copyright (c) 1984-1998 The MathWorks, Inc. */ /* $Revision: 1.5 $ */ /* 本MEX文件的目的是实现timestwo的功能 void timestwo(double y, double x)是你的C+函数 */ void timestwo(double y, double x) y0 = 2.0*x0; /*下面这个mexFunction的目的是使MATLAB知道如何调用这个timestwo函数*/ void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs, int nrhs, const mxArray *prhs ) /* nlhs是MATLAB命令行方式下输出参数的个数； *plhs是MATLAB命令行方式下的输出参数； nrhs是MATLAB命令行方式下输入参数的个数； *prhs是MATLAB命令行方式下的输入参数； */ double *x,*y; int mrows,ncols; /* Check for proper number of arguments. */ if(nrhs!=1) mexErrMsgTxt(One input required.); else if(nlhs1) mexErrMsgTxt(Too many output arguments); /* 在MATLAB命令行方式下，本MEX文件的调用格式是y=timestwo(x) 输入参数（x）个数1，输出参数（y）个数1，所以在程序一 开始就检查nrhs是否1以及nlhs是否1（因为MATLAB有一个缺省 输出参数ans，所以nlhs可以=0 */ 输出参数ans，所以nlhs可以=0 */ /* The input must be a noncomplex scalar double.*/ mrows = mxGetM(prhs0); /* 获得输入矩阵的行数 */ ncols = mxGetN(prhs0); /* 获得输入矩阵的列数 */ if( !mxIsDouble(prhs0) | mxIsComplex(prhs0) | !(mrows=1 & ncols=1) ) mexErrMsgTxt(Input must be a noncomplex scalar double.); /* 判断输入矩阵是否是double类，以及它是否只包括单个元素 */ /* 为输出创佳一个矩阵，显然这个矩阵也应该是1x1的 */ plhs0 = mxCreateDoubleMatrix(mrows,ncols, mxREAL); /* 获得指向输入/输出矩阵数据的指针 */ x = mxGetPr(prhs0); y = mxGetPr(plhs0); /* 调用C+函数timestwo(y,x) */ timestwo(y,x); 把上面这个文件用MEX编译后，MATLAB命令行下调用的实例 x = 2; y = timestwo(x) y = y = 4 2、MEX文件的编程规则 （1）编制自己的C+算法程序 （2）紧跟着定义mexFunction函数，mexFunction的定义法唯一： 它只能是如下形式: void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs, int nrhs, const mxArray *prhs ) 其名称和参数类型不许有任何改变，在mexFunciton函数中可以调用你刚定义好的C+程序。 3、MEX文件的编译 MATLAB提供了专门编译MEX文件的工具：mex，它可以把你做好的C+源程序编译成 .mex文件供MATLAB在命令行方式下调用。调用时输入你的C+函数名（上例中为timestwo）。具体mex的设置和使用方法可以在MATLAB命令行方式下用help mex命令获得。 （三）MAT文件 1、概述 .MAT文件是MATLAB专用的数据存储格式，由于MATLAB提供了一套可供MATLAB调用的API函数集，所以我们完全可以在C+中访问.MAT文件。这样做的意义是：你可以把计算过程留给MATLAB，而用C+对计算结果进行分析或者可视化处理。 2、接口 MATLAB提供的API函数集封装于下面两个标准DLL文件中：libmat.dll, libmx.dll。前者用于对MAT文件的操作，后者用于对MAT文件中矩阵的操作。他们的存放路径为：bin。 在externinclude中有与前面两个DLL对应的DEF文件： libmat.edf, libmx.dbf。 其导出函数的原型位于同一目录下的 mat.h和matrix.h中 有了这些DLL、DEF、H文件，该怎么用C+调用API函数就不用我多说了吧。 3、MATLAB中常用的矩阵类型 （复）双精度矩阵（Complex Double-Precision Matrices） MATLAB中最常用的数据类型便是（复）双精度、非稀疏矩阵，这些矩阵的元素都是双精度（double）的，矩阵的尺寸为mn，其中m是总行数，m是总列数。矩阵数据实际存放在两个双精度向量中一个向量存放的是数据的实部，另一个向量存放的是数据的虚部。指向这两个向量的指针一般被写做“pr” （pointer to real data，指向实数据的指针）和“pi” （pointer to imaginary data，指向虚数据的指针）”。如果一个矩阵的pi为空的话，说明它是实双精度矩阵。 稀疏矩阵（Sparse Matrices） MATLAB中稀疏矩阵的存储格式与众不同。如同双精度矩阵一样，它拥有参数pr和pi，同时它还具用三个附加的参数：nzmax，ir以及jc。 nzmax是个整型数，其值为向量ir及pr、pi（如果存在的话）可能的最大长度。它是稀疏矩阵中不为零的元素的个数。 ir指向一个长度为nzmax的整型数阵列，阵列包含的是pr和pi中对应元素的行号。 jc指向一个长度为N+1的整型数阵列（N为矩阵的列数），其中包含的是列号信息。对于任意的j，如果0jN-1，jcj是第j列中第一个非零项在ir、pr（以及pi）中的序号，jcj+1-1是第j列最后一个非零项的序号。因此jcN总等于nnz矩阵中非零项的总个数。如果nnz小于nzmax，可以继续向矩阵中添加非零项而无需分配额外的存储空间 。 4、主要函数举例： MATFile *matOpen(const char *filename, const char * mode)打开/创建 MATFile *matOpen(const char *filename, const char * mode)打开/创建一个MAT文件； int matClose(MATFile *pMF)关闭一个MAT文件； mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity flag) 创建一个（复）双精度矩阵； mxArray *mxCreateSparse(int m, int n, int nzmax, mxComplexity flag) 创建一个稀疏矩阵； mxArray *matGetNextArray(MATFile *pMF)获得MAT文件里面下一个矩阵； const char *mxGetName(const mxArray *pa)获得矩阵pa的名称； void mxSetName(mxArray *pa,const char *s)为矩阵pa设置一个名称； int mxGetM(const mxArray *pa)获得矩阵pa的总行数； int mxGetN(const mxArray *pa)获得矩阵pa的总列数； double *mxGetPr(const mxArray *pa)获得矩阵pa的pr指针； int *mxGetIr(const mxArray *pa)获得稀疏矩阵pa的ir指针； int *mxGetJc(const mxArray *pa)获得稀疏矩阵pa的jc指针； int matPutArray(MATFile * pMF, const mxArray * pA) 把矩阵pA存储入MAT文件pMAF； void mxDestroyArray(mxArray *pa)释放矩阵pa（把它从内存中撤销）； 5、两个例子： 获取一个MAT文件中第一个矩阵的信息 获取一个MAT文件中第一个矩阵的信息 typedef struct char szFileName256; MATFile* pMatFile; mxArray* pArray; char szArrayName64; char szErrMsg256; unsigned int nArrayDim2; bool bIsSparse; MATFileStruct; int GetMATFileStruct(MATFileStruct *pMAThdr) if(pMAThdr-pMatFile=matOpen(pMAThdr-szFileName,r)=NULL) strcpy(pMAThdr-szErrMsg,Cant open this mat file); return(0); /*打开一个MAT文件*/ if(pMAThdr-pArray=matGetNextArray(pMAThdr-pMatFile)=NULL) strcpy(pMAThdr-szErrMsg,Cant get arrays); matClose(pMAThdr-pMatFile); return(0); /*获取MAT文件中的第一个矩阵*/ /*获取MAT文件中的第一个矩阵*/ pMAThdr-nArrayDim0=mxGetM(pMAThdr-pArray); /*获取其行数*/ pMAThdr-nArrayDim1=mxGetN(pMAThdr-pArray); /*获取其列数*/ strcpy(pMAThdr-szArrayName,mxGetName(pMAThdr-pArray); /*获取其名称*/ pMAThdr-bIsSparse=mxIsSparse(pMAThdr-pArray); /*判断它是否是系数矩阵*/ mxDestroyArray(pMAThdr-pArray); /*在内存中撤销这个矩阵*/ matClose(pMAThdr-pMatFile); /*关闭MAT文件*/ return(1); 创建稀疏矩阵并赋值 int i,j,k,m,n,nzmax,*ir,*jc; double *pr; unsigned short *pData; mxArray *pa; file:/初始化。 m=pLCMShdr-TrueHdr.nArrayDim0; file:/获得原矩阵行数。 n=pLCMShdr-TrueHdr.nArrayDim1; file:/获得原矩阵列数。 nzmax=0; for(i=0;im*n;i+) if(pDatai!=0) nzmax+; nzmax+; file:/计算数据中非零元个数。 if(nzmaxTrueHdr.szArrayName); /*为稀疏矩阵pa设置名称。*/ pr=mxGetPr(pa); file:/获得pa的pr指针。 ir=mxGetIr(pa); file:/获得pa的ir指针。 jc=mxGetJc(pa); file:/获得pa的jc指针。 k=0; for(j=0;j ); /*要求用户输入一个MATLAB命令*/ fgets(str, BUFSIZE1, stdin); /*获得用户输入*/ /* * Evaluate input with engEvalString. */ engEvalString(ep, str); /*执行用户输入的MATLAB命令*/ engEvalString(ep, str); /*执行用户输入的MATLAB命令*/ /* * Echo the output from the command. First two characters * are always the double prompt (). */ printf(%s, buffer+2); /*显示该MATLAB命令的执行情况*/ /* * Get result of computation. */ printf(nRetrieving X.n); if (result = engGetArray(ep,X) = NULL) /*判断是否可以从MATLAB 引擎中获得矩阵“X”*/ printf(Oops! You didnt create a variable X.nn); else printf(X is class %stn, mxGetClassName(result); /*显示矩阵“X” 的类型*/ /* while(result=NULL)*/ /* * Were done! Free memory, close MATLAB engine and exit. */ printf(Done!n); mxDestroyA