Linux平台下C&C++与Matlab-混合编程相关技术文档.doc

1、Linux平台下C/C+ 与Matlab混合编程相关技术说明拟制：李邦柱日期：2014-9-5审核：日期：批准：日期：文档编号：YFZX-LIBZ-002创建日期：2014-9-5最后修改日期：2014-09-05版 本 号：V1.0电子版文件名：Linux平台下C/C+ 与Matlab 混合编程相关技术说明.doc 文档修改记录修改日期修改人修改说明版本号修改页Linux平台下C与Matlab混合编程技术文档 第 13 页 共 13 页13目 录1 概述31.1 Matlab简介31.2 什么是Matlab引擎32 启动Matlab前相关环境设置42.1 matlab引擎依赖条件42.2 m

2、atlab引擎依赖的动态库文件目录必须在系统当前的库函数搜索路径中42.3 用gcc或者g+ 编译42.4 相关环境设置总结：43 Matlab与C的接口函数介绍53.1 Matlab引擎的启动与关闭53.2 创建和清除mxArray类型的数据63.3 管理mxArray的数据类型73.3.1 管理mxArray数据大小73.3.2 判断mxArray数组类型73.3.3 管理mxArray数组的数据83.4 调用引擎时显示/隐藏Matlab主窗口83.5 读写Matlab数据83.5.1 从Matlab引擎工作空间中获取变量83.5.2 向Matlab引擎工作空间写入变量93.6 向Matl

3、ab发送命令字符串93.7 获取Matlab命令窗口的输出94 C调用Matlab quadprog函数接口示例101 概述1.1 Matlab简介 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB应用非常之广泛！ MATLAB 亦可以与其他高级语言C/ C+/ C#/Java/Fortran等进行混合编程。1.2 什么是Matlab引擎所谓Matlab引擎（engine），是指一组Matlab提供的接口函数，支持C/C+、Fortran等语言，

4、通过这些接口函数，用户可以在其它编程环境中实现对Matlab的控制。2 启动Matlab前相关环境设置2.1 matlab引擎依赖条件 matlab引擎依赖/bin/csh启动，所以不管你使用何种shell，都必须安装csh #yum install chs (centos/redhat平台) #apt-get install chs (ubuntu平台)2.2 matlab引擎依赖的动态库文件目录必须在系统当前的库函数搜索路径中 即可以设置环境 LD_LIBRARY_PATH= /usr/local/matlab/bin/glnx86 (ps:32环境下) LD_LIBRARY_PATH=/

5、usr/local/matlab/bin/glnxa64 (ps:64 环境下) 2.3 用gcc或者g+ 编译 编写好的程序编译时需要指定头文件目录，链接时需要指定库文件目录，并且需要指定所需要的库文件 相关命令如下： #gcc -I/usr/local/matlab/extern/include -o matlab.o matlab.c #gcc -L/usr/local/matlab/bin/glnx86 -Wl,-rpath,/usr/local/matlab/bin/glnx86 -o matlab matlab.o -leng -lmx2.4 相关环境设置总结：上述2.1 2.2

6、2.3对如何编译C与matlab 进行了说明，但是步骤较多，程序编译较为繁琐。因为我们可以通过一次环境变量的设置来达到这种目的。export PATH=$PATH:/usr/local/matlab/binexport LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/matlab/bin/glnxa64export C_INCLUDE_PATH=$C_INCLUDE_PATH:/usr/local/matlab/extern/includeexport LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:/usr/local/matlab/bin/gl

7、nxa64把上述环境变量的设置写进文件名为xx.env的文件中，然后使用命令source执行#source xx.env执行完上述命令后就把所有的环境变量设置完毕。接下来就可以用gcc/g+ 进行编译：#gcc test.c -o test -leng -lmex -lmx注：/usr/local/matlab/ 此路径为Matlab安装时的路径，可根据实际情况进行变动。3 Matlab与C的接口函数介绍3.1 Matlab引擎的启动与关闭engOpen打开Matlab engine函数声明：Engine *engOpen(const char *startcmd); 参数startcmd是用

8、来启动Matlab引擎的字符串参数为NULL。函数返回值是一个Engine类型的指针，它是在engine.h中定义的engine数据结构。EngClose关闭Matlab 引擎函数声明：int engClose(Engine *ep); 参数ep代表要被关闭的引擎指针。函数返回值为0表示关闭成功，返回1表示发生错误。例如：通常用来打开/关闭Matlab引擎的代码如下：Engine *ep; /定义Matlab引擎指针。if (!(ep=engOpen(NULL) /测试是否启动Matlab引擎成功。perror(Cant start Matlab engine! );exit(1); engC

9、lose(ep); /关闭Matlab引擎。3.2 创建和清除mxArray类型的数据Matlab有很多种变量类型，对应于每种类型，基本上都有一个函数用于创建，但它们都有相同的数据结构，就是mxArray。数组的建立采用mxCreatexxx形式的函数，例如新建一个double类型数组，可用函数mxCreateDoubleMatrix，函数声明：mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag); 参数m和n为矩阵的函数和列数。ComplexFlag为常数，用来区分矩阵中元素是实数还是复数，取值分别为mxR

10、EAL和mxCOMPLEX。例如，创建一个3行5列的二维实数数组，可用如下语句：mxArray *T = mxCreateDoubleMatrix(3, 5, mxREAL); 对应的，要删除一个数组mxDestroyArray，该函数声明如下：void mxDestroyArray(mxArray *array_ptr); 参数array_ptr为要删除的数组指针。类似的创建函数还有：函数声明：mxArray *mxCreateString(const char *str); 创建一个字符串类型并初始化为str字符串。一般的在C与Matlab交互中，以上两种类型就够了，其它类型数组的创建这里

11、不再介绍。3.3 管理mxArray的数据类型3.3.1 管理mxArray数据大小要获得mxArray数组每一维上元素的个数，可以用mxGetM和mxGetN函数。其中mxGetM用来获得数组第一维的元素个数，对于矩阵来说就是行数。int mxGetM(const mxArray *array_ptr); /返回array_ptr对应数组第一维的元素个数（行数）int mxGetN(const mxArray *array_ptr); /返回array_ptr对应数组其它维的元素个数，对于矩阵来说是列数。对于多维数组来说是从第2维到最后一维的各维元素个数的乘积。 要获得某一特定维的元素个数，

12、则要用函数：const int *mxGetDimensions(const mxArray *array_ptr); 该函数返回array_ptr各维的元素个数保存在一个int数组中返回。对于常用的矩阵来说，用mxGetM和mxGetN两个函数就可以了。另外还可以通过mxGetNumberOfDimensions来获得数组的总的维数，用mxSetM、mxSetN设置矩阵的行数和列数，函数说明如下：int mxGetNumberOfDimensions(const mxArray *array_ptr); /返回数组的维数void mxSetM(mxArray *array_ptr, int

13、m); /设置数组为m行void mxSetN(mxArray *array_ptr, int n); /设置数组为n列 3.3.2 判断mxArray数组类型在对mxArray类型的变量进行操作之前，可以验证以下其中的数组的数据类型，比如是否为double数组、整数、字符串、逻辑值等，以及是否为某种结构、类、或者是特殊类型，比如是否为空数组，是否为inf、NaN等。常见的判断函数有：bool mxIsDouble(const mxArray *array_ptr);bool mxIsComplex(const mxArray *array_ptr);bool mxIsChar(const m

14、xArray *array_ptr);bool mxIsEmpty(const mxArray *array_ptr);bool mxIsInf(double value); 这些函数比较简单，不再解释。3.3.3 管理mxArray数组的数据对于常用的double类型的数组，可以用mxGetPr和mxGetPi两个函数分别获得其实部和虚部的数据指针，这两个函数的声明如下：double *mxGetPr(const mxArray *array_ptr); /返回数组array_ptr的实部指针double *mxGetPi(const mxArray *array_ptr); /返回数组ar

15、ray_ptr的虚部指针 这样，就可以通过获得的指针对mxArray类型的数组中的数据进行读写操作。例如可以用函数engGetVariable从Matlab工作空间读入 mxArray类型的数组，然后用mxGetPr和mxGetPi获得数据指针，对并其中的数据进行处理，最后调用engPutVariable函数将修 改后的数组重新写入到Matlab工作空间。3.4 调用引擎时显示/隐藏Matlab主窗口默认情况下，以engine方式调用Matlab的时候，会打开Matlab主窗口，可在其中随意操作。但有时也会干扰应用程序的运行，可用以下设置是否显示该窗口。函数声明：int engSetVisib

16、le(Engine *ep, bool value); 参数ep为打开的Matlab引擎指针，value为是否显示的标志，取值true（或1）表示显示Matlab窗口，取值false（或0）表示隐藏Matlab窗口。函数返回值为0表示设置成功，为1表示有错误发生。要获得当前Matlab窗口的显示/隐藏情况，可以调用函数：函数声明：int engGetVisible(Engine *ep, bool *value); 参数ep为打开的Matlab引擎指针，Value为用来保存显示/隐藏情况的变量（采用指针方式传递）。函数返回值为0表示获取成功，为1表示有错误发生。3.5 读写Matlab数据3.

17、5.1 从Matlab引擎工作空间中获取变量函数声明： mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name); 参数ep为打开的Matlab引擎指针，name为以字符串形式指定的数组名。函数返回值是指向name数组的指针3.5.2 向Matlab引擎工作空间写入变量函数声明：int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *mp); 参数ep为打开的Matlab引擎指针，mp为指向被写入变量的指针，name为变量写入后在Matlab引擎工作空间中的变量名。函数返回

18、值为0表示写入变量成功，返回值为1表示发生错误。3.6 向Matlab发送命令字符串engEvalString发送命令让Matlab执行。函数声明：int engEvalString(Engine *ep, Const char *string); 参数ep为函数engOpen返回的引擎指针，字符串string为要matlab执行的命令。函数返回值为0表示成功执行，返回1说明执行失败（如命令不能被Matlab正确解释或Matlab引擎已经关闭了）。3.7 获取Matlab命令窗口的输出要在C中获得函数engEvalString发送的命令字符串被Matlab执行后在matlab窗口中的输出，可以

19、调用engOUtputBuffer函数。函数声明：int engOutputBuffer(Engine *ep, char *p, int n); 参数ep为Matlab引擎指针，p为用来保存输出结构的缓冲区，n为最大保存的字符个数，通常就是缓冲区p的大小。该函数执行后，接下来的 engEvalString函数所引起的命令行输出结果会在缓冲区p中保存。如果要停止保存，只需调用代码：engOutputBuffer(ep, NULL, 0)。4 C调用Matlab quadprog函数接口示例/*Author:bangzhu.liDate:2014/09Instruction:This softw

20、are program is only used as an example, not an error exception handling.E-mail:helpylee*/#include#include#include#includeengine.h#includeint main(int argc,char* argv) Engine *ep; if (!(ep = engOpen(0) /启动matlab 引擎 fprintf(stderr, nCant start MATLAB enginen); return EXIT_FAILURE; engSetVisible(ep,fal

21、se); mxArray *H = NULL, *f = NULL, *A = NULL, *b = NULL, *lb = NULL,*x = NULL; H = mxCreateDoubleMatrix(2, 2, mxREAL); f = mxCreateDoubleMatrix(2, 1, mxREAL); A = mxCreateDoubleMatrix(3, 2, mxREAL); b = mxCreateDoubleMatrix(3, 1, mxREAL); lb = mxCreateDoubleMatrix(2,1, mxREAL); x = mxCreateDoubleMat

22、rix(2,1, mxREAL); double HH22=1,-1,-1,2; double ff21=-2,-6; double AA32=1,1,-1,2,2,1; double bb31=2,2,3; double llbb21=0,0; double xx21=0,0; /把C数组转换为Matlab数组 memcpy(void *)mxGetPr(H), (void *)HH, sizeof(double)*2*2); memcpy(void *)mxGetPr(f), (void *)ff, sizeof(double)*2*1); memcpy(void *)mxGetPr(A)

23、, (void *)AA, sizeof(double)*3*2); memcpy(void *)mxGetPr(b), (void *)bb, sizeof(double)*3*1); memcpy(void *)mxGetPr(lb), (void *)llbb,sizeof(double)*2*1); memcpy(void *)mxGetPr(x), (void *)xx,sizeof(double)*2*1); /把数组变量写入Matlab环境中 engPutVariable(ep, H, H); engPutVariable(ep, f,f); engPutVariable(ep,

24、A,A); engPutVariable(ep,b,b); engPutVariable(ep,lb,lb); engPutVariable(ep,x,x); /执行字符串命令 int ret1 = engEvalString(ep,H = 1 -1; -1 2;); int ret2 = engEvalString(ep,f = -2; -6;); int ret3 = engEvalString(ep,A = 1 1; -1 2; 2 1;); int ret4 = engEvalString(ep,b = 2; 2; 3;); int ret5 = engEvalString(ep,lb

25、 = zeros(2,1);); int ret6 = engEvalString(ep,x = quadprog(H,f,A,b,lb,);); char p256=0; char p1256=0; char* ans = disp(x(1,1); char* ans2 = disp(x(2,1); engOutputBuffer(ep,p,240); engEvalString(ep,ans); printf(p:%sn,p); engOutputBuffer(ep,p1,240); engEvalString(ep,ans2); printf(p1:%s,n,p1); mxDestroyArray(H); mxDestroyArray(f); mxDestroyArray(A); mxDestroyArray(b); mxDestroyArray(x); engClose(ep); return 0;如有疑问请详询：helpylee更多内容请前往：