如何在Matlab中应用动态连接库接口技术

如何在Matlab中应用动态连接库接口技术

1 引言

在工程实践中，用户经常遇到Matlab 与C/C++混合编程的问题。本文基于Matlab 6.5和VC6.0 开发环境，在Windows 平台下就它们之间的混合编程问题进行深入研究并举例说明。

2 Matlab 调用C/C++

Matlab 调用C/C++的方式主要有两种：利用MEX 技术和调用C/C++动态连接库。

在Matlab 与C/C++混合编程之前，必须先对Matlab 的编译应用程序mex 和编译器mbuild进行正确的设置：

对Matlab 编译应用程序mex 的设置：Mex –setup.

对Matlab 编译器mbuild 的设置：Mbuild –setup.

2.1 调用C/C++的MEX 文件

MEX 是Matlab Executable 的缩写，它是一种“可在Matlab 中调用的C（或Fortran）语 言衍生程序”。MEX 文件的使用极为方便，其调用方式与Matlab 的内建函数完全相同，只 需在Matlab 命令提示符下键入MEX 文件名即可。

通过简单的例子说明C/C++的MEX 源程序编写和调用过程：

#include “mex.h”

{ y［0］ = 2.0*x［0］; }

{ double *x，*y; int mrows，ncols;

else if（nlhs》1） mexErrMsgTxt（“Too many output arguments”）;

mrows = mxGetM（prhs［0］）;ncols = mxGetN（prhs［0］）;

if（ ！mxIsDouble（prhs［0］）||mxIsComplex（prhs［0］）||！（mrows==1 && ncols==1））

mexErrMsgTxt（“Input must be a noncomplex scalar double.”）;

plhs［0］=mxCreateDoubleMatrix（mrows，ncols， mxREAL）;

x=mxGetPr（prhs［0］）; y=mxGetPr（plhs［0］）; timestwo（y，x）; }

用指令mex timestwo.c 编译此文件，然后在MATLAB 命令行下调用生成的MEX 文件即可。

2.2 调用C/C++动态连接库

在Matlab 中利用动态连接库接口技术通常需要完成以下4 个步骤：

（1）打开动态连接库文件；（2）为调用函数准备数据；（3）调用动态连接库文件中导出的 函数；（4）关闭动态连接库文件。

b.新建-》C++源文件-》添加a.cpp，内容为： #include “a.h”

_declspec（dllexport） int add（int a， int b） { return a+b; }

c.新建-》C/C++头文件-》添加a.h，内容为： _declspec（dllexport） int add（int a，intb）;然后编译生成Test1.dll 动态连接库文件，将Test1.dll 和a.h 拷到Matlab 工作目录下。

d.在Matlab 命令行下，调用Test.dll：》》loadlibrary（‘Test1’，’a.h’）; 》》x=7;

》》y=8; 》》calllib（‘Test1’，‘add’，x，y）; Ans=15 》》unloadlibrary（‘Test1’）。

调用DLL 动态连接库的方法，为Matlab 重用工程实践中积累的大量实用C/C++代码提供了一种简洁方便的方法。与调用MEX 文件相比，该方法更加简便实用。

3 C/C++调用Matlab

在工程实践中，C/C++调用Matlab 的方法主要有调用Matlab 计算引擎、包含m 文件转 换的C/C++文件，以及调用m 文件生成的DLL 文件。

3.1 利用Matlab 计算引擎

Matlab 的引擎库为用户提供了一些接口函数，利用这些接口函数，用户在自己的程序 中以计算引擎方式调用Matlab 文件。该方法采用客户机/服务器的方式，利用Matlab 引擎 将Matlab 和C/C++联系起来。在实际应用中，C/C++程序为客户机，Matlab 作为本地服务器。

C/C++程序向Matlab 计算引擎传递命令和数据信息，并从Matlab 计算引擎接收数据信息。

下面以C 语言编写的、调用Matlab 引擎计算方程x3 ？2x+5=0根的源程序example2.c 为 例，说明C/C++调用Matlab 计算引擎编程的原理和步骤：

#include #include

#include #include “engine.h”

int PASCAL WinMain （HANDLE hInstance， HANDLE hPrevInstance，

LPSTR lpszCmdLine， int nCmdShow）

{ Engine *ep; mxArray *P=NULL，*r=NULL;

char buffer［301］; double poly={1，0，-2，5};

if （！（ep=engOpen（NULL）））

P=mxCreateDoubleMatrix（1，4，mxREAL）; mxSetClassName（P，“p”）;

memcpy（（char *）mxGetPr（P），（char *）poly， 4*sizeof（double））;

engPutVariable（ep，P）; engOutputBuffer（ep，buffer，300）;

engEvalString（ep，“disp（［’多项式‘，poly2str（p，’x‘），’的根‘］），r=roots（p）”）;

MessageBox（NULL，buffer，“example2 展示MATLAB 引擎的应用”，MB_OK）;

engClose（ep）; mxDestroyArray（P）; return EXIT_SUCCESS; }

在Matlab 下运行example2.exe： mex -f example2.c。运行结果如图1 所示：

利用计算引擎调用Matlab的特点是：节省大量的系统资源，应用程序整体性能较好，但 不能脱离Matlab的环境运行，且运行速度较慢，但在一些特别的应用（例如需要进行三维 图形显示）时可考虑使用。

3.2 利用mcc 编译器生成的cpp 和hpp 文件

Matlab自带的C++Complier--mcc，能将m文件转换为C/C++代码。因此，它为C/C++程序调用m文件提供了另一种便捷的方法。下面举例说明相应步骤：

a.新建example3.m：function y=exmaple3（n） y=0; for i=1:n y=y+i;end

保存后在命令窗口中输入：mcc -t -L Cpp -h example3.

则在工作目录下生成example3.cpp 和example3.hpp 两个文件。

b.在VC 中新建一个基于对话框的MFC 应用程序Test2，添加一个按钮，并添加按钮响应函数，函数内容见f 步。将上面生成的两个文件拷贝到VC 工程的Test2 目录下。

c.在VC 中选择：工程-》设置，选择属性表Link 选项，下拉菜单中选择Input，在对象 / 库模块中加入libmmfile.lib libmatlb.lib libmx.lib libmat.lib libmatpm.lib sgl.lib libmwsglm.lib libmwservices.lib ， 注意用空格分开； 而在忽略库中加入 msvcrt.lib；

f.在响应函数中添加头文件：#include “matlab.hpp” #include “example3.hpp” 函数响应代码为：

int i; mwArray n; n=10; n=example3（n）; i=n.ExtractScalar（1）;

CString str; str.Format（“example3 的返回值是：%d”，i）; AfxMessageBox（str）;

g. 编译，连接，执行，结果如图2 所示。

3.3 利用mcc 编译器生成的的DLL 文件

Matlab的C++ Complier不仅能够将Matlab的m文件转换为C/C++的源代码，还能产生完全 脱离Matlab运行环境的独立可执行DLL程序。从而可以在C/C++程序中，通过调用DLL实现对 Matlab代码的调用。下面通过一个简单的例子说明C/C++调用m文件生成的DLL：

a.建立m文件example4.m： function result=example4（para）

x=［1 para 3］; y=［1 3 1］; plot（x，y）; result=para*2; end.然后在命令窗口中输入：

mcc -t -W libhg:example4 -T link:lib -h libmmfile.mlib libmwsglm.mlib example4则在工作目录下会生成example4 .dll、example4 .lib和example4 .h三个文件。

b.在VC中新建一个基于对话框的应用程序Test3，然后添加一个按钮及按钮响应函数，函数内容见d步，再将生成的3个文件拷贝到Test2工程目录下。

c.VC编译环境的设置如同3.2节c、d步；

d.在按钮函数文件添加如下的头文件：#include “example4 .h” ，函数响应代码为：

mxArray* para=mxCreateDoubleScalar（2）; mxArray* result; example4Initialize（）;

result=mlfExample4（para）; CString str;

str.Format（“%f”，mxGetScalar（result））; AfxMessageBox（str）;

e.编译，连接，执行，结果如图3所示。

利用mcc 编译器生成的DLL 动态连接库文件，只需在C/C++编译环境中将其包含进来， 调用导出函数即可实现原m 文件的功能，极大地方便了用户的代码设计。

4 结束语

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