2022年Linux平台下C&C++与Matlab混合编程相关技术文档 .pdf

第 1 页 共 13 页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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 2 页 共 13 页文档修改记录修改日期修改人修改说明版本号修改页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -3 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 3 页 共 13 页目录1 概述 .4 1.1 Matlab 简介 .4 1.2 什么是 Matlab 引擎.4 2 启动 Matlab 前相关环境设置.4 2.1 matlab 引擎依赖条件.4 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.4 2.3 用 gcc 或者 g+编译.5 2.4 相关环境设置总结：.5 3 Matlab 与 C 的接口函数介绍.5 3.1 Matlab 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 .8 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.9 3.5.1 从 Matlab 引擎工作空间中获取变量.9 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.10 4 C 调用 Matlab quadprog 函数接口示例.10 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -4 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 4 页 共 13 页1 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，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=/usr/local/matlab/bin/glnxa64(ps:64 环境下)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -5 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 5 页 共 13 页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-lmx 2.4 相关环境设置总结：上述 2.1 2.2 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=$PATH:/usr/local/matlab/bin export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/matlab/bin/glnxa64 export C_INCLUDE_PATH=$C_INCLUDE_PATH:/usr/local/matlab/extern/include export LIBRARY_PA TH=$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#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引擎的启动与关闭名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -6 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 6 页 共 13 页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);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(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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -7 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 7 页 共 13 页是复数，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。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，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);/返回数组的维数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -8 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 8 页 共 13 页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 mxArray*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：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）表示显名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -9 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 9 页 共 13 页示 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3.5.1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）。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -10 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 10 页 共 13 页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：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.li Date:2014/09 Instruction:This software program is only used as an example,not an error exception handling.E-mail:*/#include#include#include#includeengine.h#include int main(int argc,char*argv)Engine*ep;if(!(ep=engOpen(0)/启动 matlab 引擎 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -11 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 11 页 共 13 页fprintf(stderr,nCant start MATLAB enginen);return EXIT_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);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),(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);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -12 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 12 页 共 13 页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=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);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -13 Linux 平台下 C 与 Matlab 混合编程技术文档第 13 页 共 13 页engClose(ep);return 0;如有疑问请详询：更多内容请前往：http:/ 13 页，共 13 页 -