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matlab引擎.doc

上传人:xrp****65 文档编号:5882005 上传时间:2024-11-22 格式:DOC 页数:11 大小:92.50KB
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1、库文件配置    (1) “工具-选项-目录-Include files”中添加(注:这里的Matlab安装目录为C:\MATLAB6P5\)(图1)         C:\MATLAB6P5\EXTERN\INCLUDE         C:\MATLAB6P5\EXTERN\INCLUDE\CPP    (2) “工具-选项-目录-Library files”中添加(图2)         C:\MATLAB6P5\BIN         C:\MATLAB6P5\BIN\WIN32         C:\MATLAB6P5\EXTERN\LIB         C:\MATLAB6P5\EXTERN\LIB\WIN32\MICROSOFT\MSVC60    (3) “工程-设置-Link-对象/库模块”中加入(图3)         C:\MATLAB6P5\extern\lib\win32\microsoft\msvc60中所有的Lib文件,如下:         libeng.lib libfixedpoint.lib libmat.lib libmatlb.lib libmatlbmx.lib  libmex.lib libmmfile.lib libmwarpack.lib libmwlapack.lib libmwmcl.lib  libmwrefblas.lib libmwservices.lib libmwsglm.lib libmx.lib libut.lib  mclcommain.lib mclxlmain.lib sgl.lib 2、头文件配置    #include "C:\MATLAB6p5\extern\include\engine.h" 3、编码    VC向Matalb传送绘图数据,Matlab传回相关计算数据。(图4)    (注: Matlab传回的二维数组存储为以列为主序的一维数组)    void CXXXDlg::OnBUTTONTrain()     {         CString curPath;         Engine  *ep;         mxArray *T = NULL, *D = NULL;          double  t[10] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };         // engOpen         if (!(ep = engOpen(NULL))) {                  AfxMessageBox ("Can't start MATLAB engine");                  return;          }                  // engPutVariable [mxCreateDoubleMatrix,mxDestroyArray]         T = mxCreateDoubleMatrix(1, 10, mxREAL);         memcpy((void *)mxGetPr(T), (void *)t, sizeof(t));         engPutVariable(ep, "T", T);         engEvalString(ep, "D = .5.*(-9.8).*T.^2;");         engEvalString(ep, "figure;");         engEvalString(ep, "line(T,D,'Color',[0,0.5,1],'Marker','s','MarkerFaceColor',[1 1 0]);");         engEvalString(ep, "title('Position vs. Time for a falling object');");         engEvalString(ep, "xlabel('Time (seconds)');");         engEvalString(ep, "ylabel('Position (meters)');");         engEvalString(ep, "grid on;");         mxDestroyArray(T);         // engGetVariable         engEvalString(ep, "K=(1:length(D))'; D=[K,D',sin(K)]");         D = engGetVariable(ep, "D");         double  *dReal;         dReal = mxGetPr(D);         CString s,sTmp;         int m,n;         m = mxGetM(D);         n = mxGetN(D);         s.Format("(m,n)=(%d,%d)\r\n",m,n);         for(int i=0; i<m; i++){   // please change <                 for(int j=0; j<n; j++){   // please change <                         sTmp.Format("%5.11f",dReal[j*m+i]);                         while(sTmp.GetLength()<17){                                 sTmp = " "+sTmp;                         }                         s=s+sTmp+"  ";                 }                 s=s+"\r\n";         }         s=s+"\r\n";         this->SetDlgItemText(IDC_EDIT1,s);         mxDestroyArray(D);           // engClose         AfxMessageBox ("Press enter to close engine");         engClose(ep);    } VC++与Matlab混合编程之引擎操作详解 2006-03-22 14:27 作者: 杜鸿飞 出处: 天极开发 责任编辑:>方舟   Visual C++是当前主流的应用程序开发环境之一,开发环境强大,开发的程序执行速度快。但在科学计算方面函数库显得不够丰富、读取、显示数据图形不方便。Matlab是一款将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合在一起,包含大量高度集成的函数可供调用,适合科学研究、工程设计等众多学科领域使用的一种简洁、高效的编程工具。不过由于Matlab使用的是解释性语言,大大限制了它的执行速度和应用场合。基于VC和Matlab混合编程是很多熟悉VC++编程而又需要进行科学计算、数据仿真的科研人员常用的一种方式,其中最简单也最直接的方法就是调用Matlab引擎。本文以下部分将详细介绍通过VC++6.0调用Matlab6.5引擎来达到VC++与Matlab数据共享编程的方法。   1. 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。可以主要功能有:   ★ 打开/关闭一个Matlab对话;   ★ 向Matlab环境发送命令字符串;   ★ 从Matlab环境中读取数据;   ★ 向Matlab环境中写入数据。   与其它各种接口相比,引擎所提供的Matlab功能支持是最全面的。通过引擎方式,应用程序会打开一个新的Matlab进程,可以控制它完成任何计算和绘图操作。对所有的数据结构提供100%的支持。同时,引擎方式打开的Matlab进程会在任务栏显示自己的图标,打开该窗口,可以观察主程序通过engine方式控制Matlab运行的流程,并可在其中输入任何Matlab命令。   实际上,通过引擎方式建立的对话,是将Matlab以ActiveX控件方式启动的。在Matlab初次安装时,会自动执行一次: matlab /regserver   将自己在系统的控件库中注册。如果因为特殊原因,无法打开Matlab引擎,可以在Dos命令提示符后执行上述命令,重新注册。   2. 配置编译器   要在VC中成功编译Matlab引擎程序,必须包含引擎头文件engine.h并引入Matlab对应的库文件libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib。具体的说,打开一个工程后,做如下设置(以VC6为例):   1) 通过菜单工程/选项,打开设置属性页,进入Directories页面,在目录下拉列表框中选择Include files,添加路径:"C:\matlab\extern\include"(假定matlab安装在C:\matlab目录)。   2) 选择Library files,添加路径:C:\matlab\extern\lib\win32\microsoft\msvc60。   3) 通过菜单工程/设置,打开工程设置属性页,进入Link页面,在Object/library modules编辑框中,添加文件名libmx.lib libmat.lib libeng.lib。   以上步骤1)、2)只需设置一次,而步骤3)对每个工程都要单独设定,对于其它C++编译器如Borland C++ builder,设置大体相同,不再赘述。   3. 引擎API详解   在调用Matlab引擎之前,首先应在相关文件中加入一行:#include "enging.h",该文件包含了引擎API函数的说明和所需数据结构的定义。可以在VC中调用的引擎函数分别如下:   3.1 引擎的打开和关闭   engOpen-打开Matlab engine   函数声明: Engine *engOpen(const char *startcmd);   参数startcmd是用来启动Matlab引擎的字符串参数,在Windows操作系统中只能为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。 { MessageBox("Can't start Matlab engine!" ); exit(1); } . ………… engClose(ep); //关闭Matlab引擎。   3.2 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)。   3.3 获取Matlab命令窗口的输出   要在VC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: 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)。   3.4 读写Matlab数据   3.4.1从Matlab引擎工作空间中获取变量。 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,类型为mxArray*(mxArray数据类型在本文第4节详细简介)。   3.4.2 向Matlab引擎工作空间写入变量。 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。 函数返回值为0表示写入变量成功,返回值为1表示发生错误。   3.5 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。 int engSetVisible(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: 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。 4. 数据类型mxArray的操作   在上节的Matlab引擎函数中,所有与变量有关的数据类型都是mxArray类型。数据结构mxArray以及大量的mx开头的函数,广泛用于Matlab 引擎程序和Matlab C数学库中。mxArray是一种很复杂的数据结构,与Matlab中的array相对应,我们只需熟悉Matlab的array类型和几个常用的mxArray函数即可。   在VC中,所有和Matlab的数据交互都是通过mxArray来实现的,在使用mxArray类型的程序中,应包含头文件matrix.h,不过在引擎程序中,一般会包含头文件engine.h,该文件里面已经包含了matrix.h,因此无需重复包含。   4.1 创建和清除mxArray型数据   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,函数形式如下: 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: void mxDestroyArray(mxArray *array_ptr);   参数array_ptr为要删除的数组指针。   例如,要删除上面创建的数组T,可用如下语句: mxDestroyArray(T);   类似的创建函数还有: 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VC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。   4.2 管理mxArray数据类型   4.2.1 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,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 m); //设置数组为m行 void mxSetN(mxArray *array_ptr, int n); //设置数组为n列   4.2.2 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 mxArray *array_ptr); bool mxIsEmpty(const mxArray *array_ptr); bool mxIsInf(double value); …… ……   这些函数比较简单,意义自明,不再解释。   4.2.3 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。具体实现见第5节程序实例。 5. 程序实例   对大部分软件研发人员来说利用VC编程方便、高效,但是要显示数据图形就不那么容易了,这时候不防借助Matlab引擎辅助画图做数据分析。下面通过实例演示如何利用VC调用Matlab绘图,程序的主要功能是在VC中对数组x计算函数值y=sin(x) ±log(x),然后调用Matlab绘制y对x的图形。   在VC中新建工程,编写代码如下: #include <iostream> #include <math.h> #include "engine.h" using namespace std; void main() {  const int N = 50;  double x[N],y[N];  int j = 1;  for (int i=0; i<N; i++) //计算数组x和y  {   x[i] = (i+1);   y[i] = sin(x[i]) + j * log(x[i]); //产生-之间的随机数赋给xx[i];   j *= -1;  }  Engine *ep; //定义Matlab引擎指针。  if (!(ep=engOpen(NULL))) //测试是否启动Matlab引擎成功。  {   cout <<"Can't start Matlab engine!" <<endl;   exit(1);  }  //定义mxArray,为行,N列的实数数组。  mxArray *xx = mxCreateDoubleMatrix(1,N, mxREAL);  mxArray *yy = mxCreateDoubleMatrix(1,N, mxREAL); //同上。  memcpy(mxGetPr(xx), x, N*sizeof(double)); //将数组x复制到mxarray数组xx中。  memcpy(mxGetPr(yy), y, N*sizeof(double)); //将数组x复制到mxarray数组yy中。  engPutVariable(ep, "xx",xx); //将mxArray数组xx写入到Matlab工作空间,命名为xx。  engPutVariable(ep, "yy",yy); //将mxArray数组yy写入到Matlab工作空间,命名为yy。  //向Matlab引擎发送画图命令。plot为Matlab的画图函数,参见Matlab相关文档。  engEvalString(ep, "plot(xx, yy); ");  mxDestroyArray(xx); //销毁mxArray数组xx和yy。  mxDestroyArray(yy);  cout <<"Press any key to exit!" <<endl;  cin.get();  engClose(ep); //关闭Matlab引擎。 }   编译并运行程序得结果入下图: y=sin(x) ±log(x)的图形   6. 小结   本文详细的介绍了Matlab引擎使用方法并演示了一个简单的利用VC调用Matlab画图的程序实例。大多数时候,程序员可以利用Matlab强大的数据读写、显示能力和VC编程的高效率。例如,在Matlab中要读入一幅任意格式的图像均只需一条命令i=imread('test.jp');图像数据矩阵便存放在了二维数组i中,可以通过VC读入该数组进行相关处理再调用Matlab显示,这种混合编程方式能大大提高工作效率。   当然,利用VC编译的Matlab引擎程序,运行环境中还必须Matlab的支持,如果要编译完全脱离Matlab的程序,可采用其它方式,如利用第三方Matcom程序编译独立的可执行程序等。
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