微机原理与接口技术答案Ｍａｔｌａｂ　与Ｆｏｒｔｒａｎ　语言混合编程的接口技术

微机原理与接口技术答案 与 语言混合编程的接口技术 摘要：阐述了在matlab 环境下，调用 Fortran 语言的原理，并通过一实例说明如何实现Matlab，Fortran 两种语言的混合编程。 关键词：Fortran；Matlab；接口技术；混合编程 ：TP311：A：1009-3044(xx)18-31643-01 ProgramInterface Technique for Matlab and Fortran Compiling PENG Yu-shan1,REN Xiang-he2 (1.Shandong Agricultural University,Taian 271018,China;2.Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 201800,China) Abstract:In this paperthe theory of using Fortran programme under Matlab environment is discussed.From an example,the interface technique between the two programmes is shown. Key words:Fortran;Matlab;interface technique;mixing programme MATLAB是当今流行的科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据，它把数值计算和可视化环境集成到一起，许多用户在使用时希望能够直接调用过去的FORTRAN经典计算程序。虽然MATLAB没有现成的接口程序，但其提供的标准API工具，使用户能够根据需要来编写接口程序， 完成MATLAB与其它外部程序的通讯。下面本文就以具体实例来说明如何编写完整的MATLAB与FORTRAN的接口程序。 1MATLAB 环境的配置 MEX文件是MATLAB 语言的外部程序调用接口，它可以调用外部的FORTRAN 程序。要调用外部的FORTRAN程序，必须先用MEX命令来搭建MATLAB调用FORTRAN的平台，具体步骤为：在MATLAB命令提示符下键入命令 mex -setup 系统提示 Please choose your piler for building external interface (MEX) files: Would you like mex to locate installed pilers y/n? 然后键入 y，回车，系统又会提示： Select a piler: 1Compaq Visual Fortran version 6.6 in d:program 2 L C version 2.4 in D:MATLAB7sysl 0 None Compiler: 在Compiler:后面输入1，回车，再按系统提示就会完成平台的搭建。如图1所示。系统配置完成后，就可以使用命令 mex myfunction调用FORTRAN 程序。 图1 2 FORTRANMEX文件的编写 FORTRAN 语言的MEX文件有两部分组成：接口程序和计算程序。 2.1 接口程序 接口程序可以完成两项任务：第一是从输入的参数中获得计算所需要的数据；第二是把计算的结果返回MATLAB。这样接口程序就完成了MATLAB 与FORTRAN语言之间通讯任务。 subroutine mexFunction(nlhs , plhs,nrhs,prhs) implicit none integerplhs(*), prhs(*) integermxGetpr,mxGreatFull integerx_pr, y_pr, y_pr, w_pr, nlhs,plhs, m,n,size real(kind=8) x,y,z,w C 参数nlhs，nrhs 分别代表输出和输入数据的个数； plhs， prhs，分别代表输出和 C输入数据的指针，（*）代表参数长度不确定要根据实际情况而定。 if (nrhs /= 2) then C 判断输入数据个数 本文假设有个输入数据 call mexErrMsgTxt(One input required) else if (nlhs /=2) then C判断输出数据个数，本文假设有两个输出数据 call mexErrMsgTxt(One output required) end if C检查数据的类型 if (mxIsNumeric(prhs (1).ne.1) then Cprhs (1) 为第一个数据的指针 call mexErrMsgTxt(Input must be a number1) else if (mxIsNumeric(prhs (2).ne.1) then Cprhs (2) 为第二个数据的指针 call mexErrMsgTxt(Input must be a number1) end if C 获取输入数据的大小 m=mxGetM(prhs(2) n=mxGetN(prhs(2) C产生输出数组 plhs(1)=mxCreateFull(m,n,0)C输出数据的指针 plhs(2)=mxCreateFull(m,n,0) C读取第一个输入数据地址并放在指针x_pr 中 x_pr=mxGetPr(prhs(1) C读取第二个输入数据地址并放在指针y_pr 中 y_pr=mxGetPr(prhs(2) C读取第一个输出数据地址并放在指针z_pr 中 z_pr=mxGetPr(plhs(1) C读取第二个输出数据地址并放在指针w_pr 中 w_pr=mxGetPr(plhs(2) C将计算结果转换成指针返回到MATLAB C从第一个输入数据地址读取数值并返回x中 call mxCopyPtrToReal8(x_pr,x,size) C从第二个输入数据地址读取数值并返回y中 call mxCopyPtrToReal8(y_pr,y,size) C调用FORTRAN 计算程序 calltest(x,y,z,w) C将计算结果返回MATLAB C从第一个计算数据z输出到指针z_pr call mxCopyReal8ToPtr(z,z_pr,size) C从第二个计算数据w输出到指针w_pr call mxCopyReal8ToPtr(w,w_pr,size) return end 2.2计算程序 计算程序主要完成你所需要的计算任务，它是完全是用FORTRAN写的，而且在这一部分FORTRAN还可以调用自己的子程序。这一部分要和接口程序并存于一个文件里。 subroutine test(x,y,z,w) implicit none real(kind=8) x,y,z,w z=x*8 w=f(x,y)CFORTRAN内部子程序 return end C FORTRAN 内部子程序 Functionf(x,y) implicit none real(kind=8) x,y,f f=x*y return end 3 FORTRAN MEX文件执行 把上面的接口程序存成myfunction.f到MATLAB的work的文件里。在MATLAB命令窗口运行 mexmyfunction x=2.0 % 初始输入值 y=7.8 % 初始输入值 z,w=test(x,y) %调用FORTRAN里的test子程序，z，w是输出数据；x，y是输 %变量；而且prhs(1) 就是输入数据x的指针，prhs(2) 就是输入数%据y的指针；plhs(1) 就是输出数据z的指针，plhs(2) 就是输出 %数据w的指针。 运行后的结果为 z=16 w=15.6 4 结束语 本文详细地介绍的 FORTRAN和MATLAB混合编程的接口问题，并给出了有多个输入输出数据。有了接口程序可以使MATLAB使用者方便地调用FORTRAN程序，这样可以大大提高MATLAB计算效率，节省了很多重新写已有FORTRAN程序的时间。 _： 1求实科技.Matlab 7.0 从入门到精通M.人民邮电出版社,xx. 2Stephen J.C