张轩_Visual_C++与Matlab的联合使用.ppt

VisualC+与Matlab的联合使用,北京工业大学机电学院张轩,为什么需要联合使用,遇到这样的情况您怎么办？使用VisualC+开发应用程序时需要：进行矩阵求和、相乘、分解等运算；求特征值和特征向量；解偏微分方程；进行线性规划或二次规划计算；,自己编程？,周期长！效率低！不可靠！,使用Matlab,关于Matlab,基于矩阵运算的专业科学计算程序包；大量高效、稳定的数学函数和算法；包罗万象的专业数学工具箱；简单易用的M语言；直观快捷的图形处理；,VisualC+与Matlab的互补性,Matlab的缺点：不能灵活开发Windows应用程序；只能在Matlab运行环境中执行；运算速度较慢；VisualC+与Matlab的互补性,程序主体VisualC+,计算模块Matlab,怎样联合使用,方法1：在VC程序中使用MatlabC/C+数学函数库。方法2：将Matlab的M文件翻译成C/C+语言，加入到VC程序中使用。方法3：将Matlab的M文件编译成可执行文件，在VC程序中调用。,方法4：在VC程序中调用MatlabCOM对象。此技术较为艰深，普通用户不易掌握。方法5：在VC程序中调用Matlab计算引擎。此方法则需要Matlab程序的支持。前三种情况较为实用。本文仅对前三种情况进行介绍。,方法1、2、3的核心内容,动态链接库Matlab编译器MCC,动态链接库的概念,动态链接库是一可执行文件，其内部包含可被其它应用程序调用的函数。动态链接库本身并不属于调用它的应用程序，而只是为其提供一个函数接口。应用程序对库的链接过程是在程序运行中实现的，而非编译阶段。,动态链接库的构成和使用,一个动态链接库一般包括三部分内容动态链接库文件（后缀为dll）；动态链接库输入文件（后缀为lib）；头文件（后缀为h/hpp）。,例如libmatlb.dlllibmatlb.liblibmatlb.hpp,在VC程序中使用动态链接库有两种方式显式载入：需要执行装载函数。隐式载入：程序运行时自动装载。,Matlab编译器的功能,将M文件翻译成C/C+文件；将M文件转化为C/C+文件并生成动态链接库或独立可执行文件；将M文件转化为C文件并生成Mex文件；将M文件转化为C文件并生成SimulinkS函数。,Matlab编译器的使用格式,mcc-optionsfunfun2.mexfile1.mlibfile1.options：编译器参数；funfun2：要转换的M文件；mexfile1.：要链接的Mex文件；mlibfile1.：要链接的动态链接库输入文件。,MatlabC/C+数学函数库,MatlabC/C+数学函数库的概念是一系列动态链接库的集合；包含400多个C/C+语言版本的Matlab数学函数；MatlabC/C+数学函数库的组成：,使用MatlabC/C+数学函数库,在Matlab中设置；在VisualStudio中设置；在应用程序中设置。,MatlabM文件的翻译,使用MCC可以将M文件转换为C/C+文件。例如：将myfun.m翻译成C代码：mcc-t-LCmyfun将myfun.m翻译成C+代码：mcc-t-LCppmyfun,翻译后的函数,M函数fun对应的C/C+函数：InitializeModule_fun模块初始化函数；TerminateModule_fun模块注销函数；mlfFun（在C+中为fun）fun的普通函数接口；mlxFunfun的feval版本的函数接口；Mfunfun的实际执行函数。根据M函数的类型，可能还会产生以下函数：mlfVFun（在C+中为VFun）fun的无返回值版本的函数；mlfNFun（在C+中为Nfun）fun的指定输出参数个数版本的函数；,需要注意的事,Mablab编译器只能翻译M函数文件，而不支持M脚本文件；编译后M文件中的条件语句中的persistent和global将不起作用；当M文件中使用了对象的引用时，运行时可能会产生内存错误；如果用户指定的文件中使用了其它M文件，并且在Matlab目录中存在这些文件的同名文件，则编译器自动使用Matlab目录中的文件；,MatlabM文件的编译,mcc-optionsfunfun2.mexfile1.mlibfile1.,包装函数,针对不同目标文件（独立可执行文件、动态链接库文件和Mex文件）的附加接口函数。例如：Fun.mWindows控制台程序：main函数；动态链接库文件：FunInitialize函数和FunTerminate函数；用W选项来控制。,将myfun.m,翻译为C代码并生成Mex文件：mcc-xmyfun翻译为C代码并生成独立可执行文件：mcc-mmyfun翻译为C+代码并生成独立可执行文件：mcc-pmyfun,MatlabAdd-in插件,让VisualStudio自动地调用Matlab编译器完成所有的工作。在Matlab中设置。在VisualStudio中激活。,MatlabAdd-in插件文件类型,C-MEXDLL由C文件生成Mex文件；M-MEXDLL由M文件生成Mex文件；WindowsConsoleEXE由M文件生成独立可执行的Windows控制台程序；SharedM-DLL由M文件生成动态链接库文件；SimulinkCS-Function生成C语言版本的SimulinkS函数。,MatlabAdd-in插件选项,是否使用Matlab图形库；是否产生主函数（包装函数）；生成C代码还是C+代码；生成测试版程序还是正式版程序。,示例：二次规划程序,在VC程序中使用Matlab二次规划程序。考虑求解以下问题：,操作过程,操作过程分为两步：步骤一：由M文件生成二次规划动态链接库。步骤二：在应用程序中使用二次规划动态链接库。下面详细介绍,步骤一,使用MatlabAdd-in向导建立工程QpLib；采用如下选项打开文件：文件ToolboxOptimquadprog.mSharedM-DLL；使用Matlab图形库；产生主函数；使用C语言；生成测试版程序。编译生成QpLib.dll和QpLib.lib文件。,步骤二（1）,将QpLib.dll文件拷贝到系统目录或应用程序目录；将QpLib.lib文件添加到调用二次规划函数的工程中；在StdAfx.h中添加：#includematlab.hpp#includeQpLib.h,步骤二（2）,添加初始化和注销二次规划动态链接库的代码：QpLibInitialize();QpLibTerminate();一般将以上函数添加在以下消息响应函数中：OnInitialUpdateOnDestroy,步骤二（3）,调用二次规划函数mlfQuadprog。函数格式：mxArray*mlfQuadprog(mxArray*fval,mxArray*exitflag,mxArray*output,mxArray*lambda,mxArray*H,mxArray*f,mxArray*A,mxArray*B,mxArray*Aeq,mxArray*Beq,mxArray*lb,mxArray*ub,mxArray*X0,mxArray*options,.),参数说明,H、f、A、B、Aeq、Beq、lb、ub对应：,X0为迭代初始值；其它参数用于说明程序的运行细节；返回值为最优解。,结果比较,应用程序运行结果：,Matlab程序运行结果：x=0.81.2,示例二,线性规划问题（由彭细荣提供）,结果比较,使用Matlab求解器得到结果：,使用以前的Fortran程序得到结果：,