Matlab C混合编程

2014年05月06日

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。

1.MEX文件

  
    #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)  
    */  
    void timestwo(double y[],double x[]); 
    void timestwo(double y[],double x[]) 
    { 
    y[0]=2.0*x[0]; 
    } 
    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(nlhs>=1) 
    { 
    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时候==1以及nlhs是否>=1(因为MATLAB有一个缺省的输出参数ans,所以nlhs可以==0*/
    /*The input must be a non comlex scalar double.*/
    mrows=mxGetM(prhs[0]);//矩阵行数<br>
    ncols=mxGetN(prhs[0]);//矩阵列数<br>
    if (!mxIsDouble(prhs[0])|| mxIsComplex(prhs[0])||!(mrows==1&amp;ncols==1))
    {
    mexErrMsgTxt(Input must be a noncomplex scalar double);
    }
    //判断输入举证是否是double类,以及它是否只包含单个元素无嵌套
    //为输出创建一个矩阵,显然这个矩阵也应该是1*1的
    plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(mrows,ncols,mxREAL);
    x=mxGetPr(prhs[0]);
    y=mxGetPr(plhs[0]);
    timestwo(y,x);
    }

matlab命令行上输入以下语句:

    mex testmex.cpp;
    x=2;
    y=testmex(x);

2.MAT文件:

libmat.dll:用于操作mat文件
libmx.dll:用于操作mat文件中的矩阵
MATLAB中常用的矩阵类型:

3.(复)双精度矩阵:

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m×n,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0≤j≥N-1,jc[j]是第j列中第一个非零项在ir、pr(以及pi)中的序号,jc[j+1]-1是第j列最后一个非零项的序号。因此jc[N]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papr指针;
    ·int *mxGetIr(const mxArray *pa)——获得稀疏矩阵pair指针;
    ·int *mxGetJc(const mxArray *pa)——获得稀疏矩阵pajc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);

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