Linux平台下C&C++与Matlab-混合编程相关技术文档.doc
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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
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Linux平台下C与Matlab混合编程技术文档第13页共13页
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目录
1概述 3
1.1Matlab简介 3
1.2什么是Matlab引擎 3
2启动Matlab前相关环境设置 4
2.1matlab引擎依赖条件 4
2.2matlab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 4
2.3用gcc或者g++编译 4
2.4相关环境设置总结：
4
3Matlab与C的接口函数介绍 5
3.1Matlab引擎的启动与关闭 5
3.2创建和清除mxArray类型的数据 6
3.3管理mxArray的数据类型 7
3.3.1管理mxArray数据大小 7
3.3.2判断mxArray数组类型 7
3.3.3管理mxArray数组的数据 8
3.4调用引擎时显示/隐藏Matlab主窗口 8
3.5读写Matlab数据 8
3.5.1从Matlab引擎工作空间中获取变量 8
3.5.2向Matlab引擎工作空间写入变量 9
3.6向Matlab发送命令字符串 9
3.7获取Matlab命令窗口的输出 9
4C调用Matlabquadprog函数接口示例 10
1概述
1.1Matlab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，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
2.1matlab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
#yuminstallchs（centos/redhat平台）
#apt-getinstallchs（ubuntu平台）
2.2matlab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=/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-omatlab.omatlab.c
#gcc-L/usr/local/matlab/bin/glnx86-Wl,-rpath,/usr/local/matlab/bin/glnx86-omatlabmatlab.o-leng-lmx
2.4相关环境设置总结：
上述2.12.22.3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。
exportPATH=$PATH:
"/usr/local/matlab/bin"
exportLD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:
"/usr/local/matlab/bin/glnxa64"
exportC_INCLUDE_PATH=$C_INCLUDE_PATH:
"/usr/local/matlab/extern/include"
exportLIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:
"/usr/local/matlab/bin/glnxa64"
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
#sourcexx.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：
#gcctest.c-otest-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。
3Matlab与C的接口函数介绍
3.1Matlab引擎的启动与关闭
engOpen－打开Matlabengine
函数声明：
Engine*engOpen（constchar*startcmd）;
参数startcmd是用来启动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：
intengClose（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（"Can'tstartMatlabengine!
"）;
exit
（1）;
}
…………
engClose（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（intm,intn,mxComplexityComplexFlag）;
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mxREAL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：
voidmxDestroyArray（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（constchar*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。
intmxGetM（constmxArray*array_ptr）;//返回array_ptr对应数组第一维的元素个数（行数）
intmxGetN（constmxArray*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，则要用函数：
constint*mxGetDimensions（constmxArray*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：
intmxGetNumberOfDimensions（constmxArray*array_ptr）;//返回数组的维数
voidmxSetM（mxArray*array_ptr,intm）;//设置数组为m行
voidmxSetN（mxArray*array_ptr,intn）;//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：
boolmxIsDouble（constmxArray*array_ptr）;
boolmxIsComplex（constmxArray*array_ptr）;
boolmxIsChar（constmxArray*array_ptr）;
boolmxIsEmpty（constmxArray*array_ptr）;
boolmxIsInf（doublevalue）;
…………
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（constmxArray*array_ptr）;//返回数组array_ptr的实部指针
double*mxGetPi（constmxArray*array_ptr）;//返回数组array_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：
intengSetVisible（Engine*ep,boolvalue）;
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：
intengGetVisible（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
3.5.1从Matlab引擎工作空间中获取变量
函数声明：
mxArray*engGetVariable（Engine*ep,constchar*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：
intengPutVariable（Engine*ep,constchar*name,constmxArray*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：
intengEvalString（Engine*ep,Constchar*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，可以调用engOUtputBuffer函数。
函数声明：
intengOutputBuffer（Engine*ep,char*p,intn）;
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）。
4C调用Matlabquadprog函数接口示例
/*
Author:
bangzhu.li
Date:
2014/09
Instruction:
Thissoftwareprogramisonlyusedasanexample,notanerrorexceptionhandling.
E-mail:
helpylee@
*/
#include
#include
#include
#include"engine.h"
#include
intmain（intargc,char**argv）
{
Engine*ep;
if（!
（ep=engOpen（"\0"）））//启动matlab引擎
{
fprintf（stderr,"\nCan'tstartMATLABengine\n"）;
returnEXIT_FAILURE;
}
engSetVisible（ep,false）;
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=mxCreateDoubleMatrix（2,1,mxREAL）;
doubleHH[2][2]={1,-1,-1,2};
doubleff[2][1]={-2,-6};
doubleAA[3][2]={1,1,-1,2,2,1};
doublebb[3][1]={2,2,3};
doublellbb[2][1]={0,0};
doublexx[2][1]={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）,（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,"A",A）;
engPutVariable（ep,"b",b）;
engPutVariable（ep,"lb",lb）;
engPutVariable（ep,"x",x）;
//执行字符串命令
intret1=engEvalString（ep,"H=[1-1;-12];"）;
intret2=engEvalString（ep,"f=[-2;-6];"）;
intret3=engEvalString（ep,"A=[11;-12;21];"）;
intret4=engEvalString（ep,"b=[2;2;3];"）;
intret5=engEvalString（ep,"lb=zeros（2,1）;"）;
intret6=engEvalString（ep,"[x]=quadprog（H,f,A,b,[],[],lb,[],[]）;"）;
charp[256]={0};
charp1[256]={0};
char*ans="disp（x（1,1））;";
char*ans2="disp（x（2,1））;";
engOutputBuffer（ep,p,240）;
engEvalString（ep,ans）;
printf（"p:
%s\n",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）;
return0;
}
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