VC与Matlab混合编程=== 下载本文

VC与Matlab混合编程

本文主要介绍VC与Matlab混合编程的两种方法,并详细介绍了VC向Matlab传递复杂数据:结构体的方法,有详细代码说明。

Matlab 主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境,但由于Matlab开发平台上开发的程序不能脱离Matlab运行环境,因而在处理一些实际应用问题时显得灵活性不足,而VC++则在一定程度上能够弥补这一漏洞,因此,将二者结合共用,各献其长,可以为科研工作和工程开发提供更为强大的技术支持。

Matlab作为控制系统设计的一种通用工具,它可以很方便的和VC进行连接。一般而言,Matlab与VC混合编程的实现方法有很多种,这里主要介绍以下两种:

1. VC调用Matlab Engine的方式:

Matlab Engine是一组Matlab提供的接口函数,支持C/C++语言,Matlab Engine采用C/S(客户机/服务器)模式,Matlab作为后台服务器,而C/C++程序作为前台客户机,向Matlab Engine传递执行命令和数据信息,从Matlab Engine接收执行结果。用户可以在前台应用程序中调用这些接口函数,实现对Matlab Engine的控制。采用这种方法几乎能利用Matlab全部功能,但是需要在机器上安装Matlab软件,缺点是执行效率较低。下面简单介绍下这种方式的实现步骤:

1.1 API接口介绍

先来介绍一组Matlab提供的引擎API接口:(仅作简单功能介绍,详细参数说明请参考Matlab帮助) Engine* engOpen(const char* startcmd)启动Matlab引擎 int engClose(Engine* ep) 关闭Matlab引擎

int engEvalString(Engine* ep, const char* string)执行Matlab表达式

mxArray* engGetArray(Engine* ep, const char* name)获取一个变量数组的值 int engPutArray(engine* ep, const mxArray* mp)设置一个变量数组的值 int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *pm)同上 mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name)获取一个变量 int engOutputBuffer(Engine* eP,char* p,int n)获取输出字符串

1.2 VC环境配置

要想在VC集成环境下调用Matlab引擎实现VC和Matlab的混合编程,一般需要经过以下几个必要的步骤:(以下以Matlab2008a和VS2005版本为例) (1)添加include路径:将“\\extern\\include”(在Matlab的安装路径下)路劲添加到VC编译器的include下 (2)添加lib路径:将“\\extern \\lib\\win32\\microsoft” (在Matlab的安装路径下) 路径添加到VC编译器的lib下 (3)加载lib:需要加载至少libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib三个库 (4)include头文件:在要使用 engine 函数的地方包含engine.h头文件

1.3 引擎调用

接下来就可以在VC中调用Matlab引擎了,简单的示例代码如下:

#include \

#pragma comment(lib, \#pragma comment(lib, \#pragma comment(lib, \

void TestDeno() {

Engine* pEng = NULL;

if (!(pEng = engOpen(NULL))) {

printf(\matlab enging fail!\); return; }

//call Engine plot A*sin(t)+B A=2 B=1

mxArray *A = NULL;

double init = 2;

A = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);

memcpy((void*) mxGetPr(A), (void*)&init, sizeof (double)); engPutVariable(pEng, \, A);

init = 1;

memcpy((void*) mxGetPr(A), (void*)&init, sizeof (double)); engPutVariable(pEng, \, A);

mxDestroyArray(A);

Sleep(3*60*1000);

engEvalString(pEng, \);

if(NULL != pEng) {

engClose(pEng); } }

示例代码通过VC调用Matlab引擎,绘制正弦曲线,相对简单,就不再详细解释,效图如下:

2. VC调用Matlab DLL的方式

DLL是一个可执行的二进制文件。把很多通用的功能放在DLL中,可以供各种应用程序调用,这样可以很好的减少外部存储空间的占有量,并实现代码的共享。Matlab也支持将m程序编译成dll,供其他语言(包括VC、VB、Fortran等)调用,下面先简单介绍下Matlab DLL的编译步骤:

2.1 Matlab DLL制作

(1)配置Matlab的编译器跟,要将mex和mbuil两个都配置成本机上安装的VC,mbuild的配置方法同mex (2)编译m函数成为dll,在matlab命令空间中使用mcc命令编译m文件:(mcc的使用参考Matlab帮助) 示例:将一个Matlab函数MyFun 编译成libMyFun 的命令: mcc –W cpplib:libMyFun –T link:lib MyFun

参数说明:-W控制编译之后的封装格式,cpplib表示c++的lib,冒号之后是编译输出lib名,-T表示目标,link:lib表示连接到lib的目标,MyFun是待编译的m文件名,编译成功之后,会输出三个文件:libMyFun.lib libMyFun.dll libMyFun.h

2.2 DLL在VC中调用

要想在VC集成环境下调用Matlab的DLL,实现VC和Matlab的混合编程,一般需要经过以下几个必要的步骤:(以下以Matlab2008a和VS2005版本为例)

(1)VC环境配置,同前面VC调用Matlab引擎方式类似,也需要配置VC的编译环境,其中include路径、lib路径和前一种方式相同,加载的lib变更为:mclmcrrt.lib、libmx.lib、libmat.lib、mclmcr.lib四个,include的头文件变更为:mclmcr.h、matrix.h、mclcppclass.h三个。

(2)DLL中函数的调用,先看一下m函数编译成C++Dll之后的函数声明,例:matlab函数:function [y, out] = CaculateFun(x, in)编译之后对应c++的声明:void MW_CALL_CONVCaculateFun(int nargout, mwArray& y, mwArray& out, const mwArray& x, const mwArray& in)参数int nargout指定调用时,输出参数的个数,紧跟的后续nargout个参数y、out为输出参数,后续再剩下的多个参数x、in就为输入参数。 (3)注意事项:在VC中调用dll中的函数之前,需要先调用函数libFunInitialize初始化,在调用完函数以后,需要再调用函数libFunTerminate和mclTerminateApplication终止。 准备好了上述步骤,就可以在VC中调用DLL中函数的了,简单的示例代码如下:

// include matlab sys head file #include \ #include \

#include \

// include lib head file #include \

// link matlab sys lib

#pragma comment(lib, \#pragma comment(lib, \#pragma comment(lib, \#pragma comment(lib, \

// link lib

#pragma comment(lib, \

void TestDeno() {

// init lib

if (!(libCaculateFunInitialize())) {

std::cout<<\not init lib !\<

double xxxx[2] = {0}; double inin = 0;

double yyyy[2] = {0}; double outo = 0;

// 为函数参数分配内存空间

mwArray mwXX(1, 2, mxDOUBLE_CLASS); mwArray mwIn(1, 1, mxDOUBLE_CLASS);

mwArray mwYY(1, 2, mxDOUBLE_CLASS); mwArray mwOut(1, 2, mxDOUBLE_CLASS);

// 为输入参数赋值

mwXX.SetData(&xxxx, 2); mwIn.SetData(&inin, 1);

// 调用计算函数

CaculateFun(2, mwYY, mwOut, mwXX, mwIn);

// 获取输出参数

outo = mwOut.Get(1, 1);

// lib Terminate

libCaculateFunTerminate();

// MCR Terminate

mclTerminateApplication(); }

示例代码通过VC调用Matlab DLL,将变量xxxx的值付给yyyy,将变量inin的值付给outo,相对简单,就不再详细解释。

3. VC向Matlab函数传递参数

前面在介绍两种混合编程的方式时,示例代码中已经涉及到了参数的传递问题,对于VC中的简单数据类型:变量、数组等,网上已经有很多资料介绍,前面示例代码中也有所体现,这里不再详细说明。

关于复杂数据结构:用户自定义结构体类型,处理起来比较麻烦,网上能找到的资料也较少,由于前面提及的两种方式,在传递参数时,使用的数据类型是不一致的:引擎方式只能是mxArray类型,而DLL方式的参数只能是mwArray,因此需要分别介绍将结构体转换成这两种类型的方法: 先来定义两个结构体:

// 三维坐标系中的点 struct Postion {

double x; double y; double z; };

// 名字标示的一个坐标点 struct Coordinate {

struct Postion pos;

char name[ARRAYSIZE]; };

分别介绍将如上两个结构体转成Matlab能使识别的Array的方法 (1)结构体转换成mxArray:解释比较多余,就直接上代码吧:

mxArray *Staruct2mxArray(struct Postion *pStaruct) {

mxArray *pm, *mx; mwSize m = 1, n = 1; const int nfields = 3;

const char *fieldnames[3] = {\,\,\}; const mwIndex index = 0;

pm = mxCreateStructMatrix(m, n, nfields, fieldnames);

mx = mxCreateNumericMatrix(m, n, mxDOUBLE_CLASS, mxREAL); memcpy(mxGetPr(mx), &(pStaruct->x), sizeof(double)); mxSetFieldByNumber(pm, index, 0, mx);

mx = mxCreateNumericMatrix(m, n, mxDOUBLE_CLASS, mxREAL); memcpy(mxGetPr(mx), &(pStaruct->y), sizeof(double)); mxSetFieldByNumber(pm, index, 1, mx);

mx = mxCreateNumericMatrix(m, n, mxDOUBLE_CLASS, mxREAL); memcpy(mxGetPr(mx), &(pStaruct->z), sizeof(double)); mxSetFieldByNumber(pm, index, 2, mx);

return pm; }

mxArray *Staruct2mxArray(struct Coordinate *pStaruct) {

mxArray *pm, *mx; mwSize m = 1, n = 1; const int nfields = 2;

const char *fieldnames[2] = {\,\}; const mwIndex index = 0;

pm = mxCreateStructMatrix(m, n, nfields, fieldnames);

mx = Staruct2mxArray(&(pStaruct->pos)); mxSetFieldByNumber(pm, index, 0, mx);

n = ARRAYSIZE;

mx = mxCreateNumericMatrix(m, n, mxCHAR_CLASS, mxREAL); memcpy(mxGetPr(mx), pStaruct->name, sizeof(char)*ARRAYSIZE); mxSetFieldByNumber(pm, index, 1, mx);

return pm; }

(2)结构体转换成mwArray:

mwArray Staruct2mwArray(struct Postion *pStaruct) {

mwSize m = 1, n = 1; const int nfields = 3;

const char *fieldnames[3] = {\,\,\};

mwArray pm(m, n, nfields, fieldnames);

mwArray mx(pStaruct->x); pm(fieldnames[0], 1, 1) = mx;

mwArray my(pStaruct->y); pm(fieldnames[1], 1, 1) = my;

mwArray mz(pStaruct->z); pm(fieldnames[2], 1, 1) = mz;