MATLAB外部程序接口应用.pdf

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1、 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应用 10.1 MATLAB 数据接口 MATLAB 语言和其他程序设计语言一样，程序运行中的所有变量都保存在称为工作区的内存中，这些变量可以在程序中直接引用。但是工作区的大小是有限的，如果处理的数据较大，就需要和磁盘文件中的数据进行交换。有时要从外部设备中输入数据，有时要把程序处理过的数据输出到外部设备中。MATLAB 提供了多种不同层次的数据输入/输出函数。10.1.1 通用文件 I/O 操作 MATLAB 支持某些特定格式和类型的数据文件（如图形文件、音频/视频文件、电子表格等）的读写操作，将该类文件中的数据导入到 MATLAB 的工作区，最简单

2、的办法是使用数据导入向导（可通过选择 File 菜单项中的 Import data 命令或在命令窗口执行命令 uiimport 来激活它），而在 M 文件中则可以使用 MATLAB 输入/输出函数。1文本数据的输入 在前面介绍过的 load 和 save 函数是 MATLAB 中为装载和存储数据提供的工具，但 load 函数只能读取以 ASCII 形式存储的，每一行数据为固定长度的文件。如果一个文件中的数据全部由 ASCII 字符组成，且数据间有间隔符（如空格、逗号、分号、制表位），则文件称为有格式文件。有格式文件可以使用文本输入函数读取数据，其调用格式为：A,B,C,=textread(fi

3、lename,format,N,param,value)其中，A、B、C 是用于存放读取数据的向量，filename 为待操作的文件，format 用以控制读取的数据格式，由%加上格式符组成，常见的格式符如表 10-1 所示。N 指定重复使用该格式的次数，param 指定一些特殊操作，value 是与特殊操作有关的值，例如，跳过两行标题行可将headerlines参数设为 2。表 10-1 数据格式描述符 格 式 符 含 义 格 式 符 含 义%d 有符号的十进制整数%e 指数形式的实数%u 无符号的十进制整数%f 小数形式的实数%s 字符串%c 字符 在%之后还可以加上数据宽度，例如%3d，

4、它控制读取的整型数据取 3 位数字；%10.3f 控制读取实型数据取 10 个字符（含小数点），小数部分占 3 位。【例 10-1】假定文件 textdemo.txt 中有以下格式的数据：Name English Chinese Mathmatics Wang 99 98 100 Li 85 77 91 PDF created with pdfFactory Pro trial version MATLAB 程序设计与典型应用 296 Zhang 88 61 84 Zhao 78 52 100 此文件第一行为标题行，第二行至第五行的第一列为字符型，后三列为整型。从该文件中读取数据的命令如下：n

5、ame,x,y,z=textread(textdemo.txt,%s%d%d%d,4,headerlines,1)2多媒体文件的读写 MATLAB 除对文本数据进行操作外，还可以对图像文件、WAV 类型的音频文件和 AVI 类型的视频文件进行读写。下面介绍对音频文件和视频文件进行读写的函数。（1）info=mmfileinfo(filename)：查询音频或视频文件信息。（2）y=wavread(filename)：读取 WAV 格式的音频文件。（3）y=aviread(filename)：读取 AVI 格式的视频文件。（4）wavwrite(y,filename)：以 WAV 格式输出音频文

6、件。（5）aviobj=avifile(y,filename)：将 MATLAB 的图像序列生成 AVI 格式的视频，建立 AVI文件的句柄存放于 aviobj 中。10.1.2 低级文件 I/O 操作 对于其他非通用格式文件的读写，可以采用 MATLAB 提供的低级文件 I/O 函数。因为这些函数是基于 ANSI 标准 C 语言库实现的，所以两者的格式和用法有许多相似之处。1文件打开与关闭 对一个文件进行操作以前，必须先打开该文件，系统将为其分配一个输入/输出缓冲区。当文件操作结束后，还应关闭文件，及时释放缓冲区。（1）fopen 函数 fopen 函数用于打开文件以供读写，调用格式参看示例

7、。（2）fclose 函数 fclose 函数用于关闭已打开的文件，调用格式参看示例。2文本文件的读写（1）fscanf 函数 fscanf 函数用于读取文本文件的内容，并按指定格式存入矩阵。调用格式参看联机帮助文档。（2）fprintf 函数 fprintf 函数可以将数据按指定格式写入到文本文件中。调用格式参看示例。【例 10-2】计算当=x0.0,0.1,0.2,1.0时，()exf x=的值，并将结果写入文件demol.txt。代码如下：x=0:0.1:1;y=x;exp(x);fid=fopen(demo1.txt,w);fprintf(fid,%6.2f%12.8fn,y);fcl

8、ose(fid);上述程序段中%6.2f 控制 x 的值占 6 位，其中小数部分占 2 位。同样，%12.8f 控制指数函数 exp(x)的输出格式。由于是文本文件，可以在 MATLAB 命令窗口用 type 命令显示其内容：PDF created with pdfFactory Pro trial version 297 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应用 type demo1.txt 0.00 1.00000000 0.10 1.10517092 0.20 1.22140276 0.30 1.34985881 0.40 1.49182470 0.50 1.64872127 0.6

9、0 1.82211880 0.70 2.01375271 0.80 2.22554093 0.90 2.45960311 1.00 2.71828183 从此例可以看出，尽管 fprintf 的命令格式与 C 语言中的类似，但有一个主要的区别，即这里变量名只有一个 y，而输出的是 11 行数据，所以说 MATLAB 中的 fprintf 是矢量式的输出。此外，可以利用 fprintf 函数实现数的类型转换。【例 10-3】将十进制数转换为十六进制数。代码如下：a=2 12 14 20 35;fprintf(%9Xn,a+(a fid=fopen(demo1.txt,r);while 1 LI=

10、fgetl(fid);if LI fid=fopen(magic5.dat,r);B,ct=fread(fid,5,inf,int32)fclose(fid);运行代码输出为：B=17 24 1 8 15 PDF created with pdfFactory Pro trial version 299 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应用 23 5 7 14 16 4 6 13 20 22 10 12 19 21 3 11 18 25 2 9 ct=25 4数据文件定位 当打开文件并进行数据的读写时，需要判断和控制文件的读写位置，例如判断文件数据是否已读完，或者需要读写指定位置上的数

11、据等。MATLAB 自动创建一个文件位置指针来管理和维护读写文件数据的起始位置。（1）fseek 函数 用于定位文件位置指针，其调用格式参看示例。（2）ftell 函数 用来查询文件指针的当前位置，其调用格式参看示例。【例 10-7】下列程序执行后，变量 four、position 和 three 的值是多少？代码如下：a=1:5;fid=fopen(fdat.bin,w);%以写方式打开文件 fdat.bin fwrite(fid,a,int16);%将 a 的元素以双字节整型写入文件 fdat.bin status=fclose(fid);fid=fopen(fdat.bin,r);%以读

12、数据方式打开文件 fdat.bin status=fseek(fid,6,bof);%将文件指针从开始位置向尾部移动 6 个字节 four=fread(fid,1,int16)%读取第 4 个数据，并移动指针到下一个数据 position=ftell(fid)%ftell 的返回值为 8 status=fseek(fid,-4,cof);%将文件指针从当前位置往前移动 4 个字节 three=fread(fid,1,int16)%读取第 3 个数据 status=fclose(fid);运行程序输出为：four=4 position=8 three=3（3）feof 函数 用来判断当前的文件位

13、置指针是否到达文件尾部，调用格式为：status=feod(fid)测试结果返回 1 表示当前文件位置指针指向末尾，返回 0 表示没有指向末尾。（4）ferror 函数 用来查询最近一次输入或输出操作中的出错信息，其调用格式为：message,errnum=ferror(fid)其中 message 返回出错信息，errnum返回错误编号。PDF created with pdfFactory Pro trial version MATLAB 程序设计与典型应用 300 10.1.3 MAT 文件及其应用 MAT 文件是 MATLAB 数据存储的默认文件格式，以双精度二进制格式保存数据。MAT

14、 文件为在不同平台或不同应用程序间移动数据提供了一种很方便的机制。1MAT 文件 MAT 文件由 128 字节的 MAT 文件头和其后的数据单元组成。文件头包括 MATLAB 版本、数据和文件被创建的时间等信息。数据单元分为标志和数据两个部分，标志占 8 字节，包含数据类型、数据大小等信息。如果标志中的数据字节数小于 4，那么，MATLAB 使用压缩格式存储单元中的数据。MATLAB 的 save 命令可以将 MATLAB 系统内部数据保存为 MAT 文件，而 load 命令可以将磁盘上的 MAT 文件中的数据读入到 MATLAB 系统中。此外，为了有效地管理 MAT 文件，以及在 MATLA

15、B 外部读取和创建 MAT 文件，MATLAB 提供了一个子程序库，用户可以在C/C+、FORTRAN 程序中直接调用这些子程序来创建和读取 MAT 文件。MATLAB 提供的用于操作 MAT 文件的 API 函数封装于两个标准库文件中：libmat.lib 和libmx.lib。前者用于对 MAT 文件的操作，后者用于对 MAT 文件中矩阵的操作。这两个库文件对于不同语言和不同版本的编辑器而有所不同，存放在binwin32 相应子文件夹中。此外，在externinclude 中有与前面两个标准库文件对应的.def 文件：libmat.def、libmx.def。其导出函数的原型位于同一目录下

16、的 mat.h 和 matrix.h 中，mat.h 包含了 MAT 文件的创建、读写等函数的定义，matrix.h 包含了 MATLAB 中基本的数据类型、矩阵的定义和操作方法。2C 语言 MAT 文件 常用 MAT 文件操作函数如下。（1）打开 MAT 文件 MATFile*matOpen(const char*filename,const char*mode)其中 filename 为要操作的文件，mode 用来说明对文件的使用方式，可取以下值。l r：以只读方式打开文件。l u：以可读也可写的方式打开文件。l w：以只能写的方式打开文件。如果该文件中有内容，则删除原有内容。l wz：打

17、开文件用于写入压缩数据。（2）关闭 MAT 文件 int matClose(MATFile*mfp)其中 mfp 指向要操作的 MAT 文件，如果函数执行成功，返回 0，否则返回“EOF”。（3）向 MAT 文件中存入一个矩阵 int matPutVariable(MATFile*mfp,const char*name,const mxArray*mp)此函数将一个 mp 指向的 mxArray 结构体写入 mfp 所指向的 MAT 文件中。如果文件中存在同名的 mxArraay 结构体，那么将覆盖原来的值；如果不存在同名的 mxArray 结构体，则将此结构体添加到文件末尾。函数执行成功，返

18、回 0，否则返回一个非零值。（4）向 MAT 文件中存放一个矩阵 matPutArrayAsGlobal(MATFile*mfp,const mxArray*mp)执行此命令后，使用 load 命令装入这个 MAT 文件时，该矩阵对应的变量成为全局变量。PDF created with pdfFactory Pro trial version 301 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应用（5）获取 MAT 文件中的变量列表 char*matGetDir(MATFile*mfp,const mxArray*mp)函数执行成功，mfp 返回一个字符指针数组，其中的每个元素指向 MAT 文件

19、中的一个矩阵；执行失败，mfp 返回一个空指针，num为-1。如果 num=0，则表示 MAT 文件中没有矩阵。（6）获取 MAT 文件的 C 语言 FILE 句柄 通过该句柄，用户可以使用 C 语言的库函数 feof、ferror 来判断错误原因。（7）从 MAT 文件中读取一个矩阵 mxArray*matGetVariable(MATFile*mfp,const char*name)如果函数执行成功，在内存中创建一个命名为 name 的 mxArray 类型结构体对象，并将读取的数据赋给该对象。matGetDir、matGetFp、matGetVariable 函数通过 mxCalloc

20、函数分配内存，在程序结束时，必须使用 mxFree 函数释放内存。（8）从 MAT 文件中删除一个矩阵 int matDeleteVariable(MATFile*mfp,const char*name)其中，name 为要删除的矩阵。如果函数执行成功，将返回 0，否则返回一个非零值。3应用示例【例 10-8】创建 MAT 文件。#include#include /*For strcmp()*/#include /*For EXIT _FAILURE,EXIT _SUCCESS*/#includemat.h#define BUFSIZE 256 inat main()MATFile*pmat;

21、/*定义 MAT 文件指针*/mxArray*pa1,*pa2,*pa3;double data9=1.0 4.0 7.0 2.0 5.0 8.0 3.0 6.0 9.0;const char*file=mattest.mat;char strBUFSIZE;int status;/*打开一个 MAT 文件，如果不存在，则创建一个 MAT 文件，如果打开失败，则返回*/printf(Creating file%s.nn,file);pmat=matOpen(file,w);if(pmat=NULL)printf(Error creating file%sn,file);printf(Do yo

22、u have write permission in this directory?)n);return(EXIT_FAILURE;)/*创建三个 mxArray结构体对象，其中 pa1、pa2 分别为 33、22 的双精度实型矩阵*/pa1=mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL);if(pa1=NULL)PDF created with pdfFactory Pro trial version MATLAB 程序设计与典型应用 302 printf(%s:Out of memory on line%dn,_FILE_,_LINE_);printf(Unable to

23、 create mxArray.n);return(EXIT_FAILURE);pa2=mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL);if(pa2=NULL)printf(%s:Out of memory on line%dn,_FILE_,_LINE_);printf(Unable to create mxArray.n);return(EXIT_FAILURE);memcpy(void*)(mxGetPr(pa2),(void*)data,sizeof(data);pa3=mxCreateString(MATLAB:the language of technical c

24、omputing);if(pa3=NULL)printf(%s:Out of memory on line%dn,_FILE_,_LINE_);printf(Unable to create string mxArray.n);return(EXIT_FAILURE);/*向 MAT 文件中写数据，失败则返回*/status=matPutVariable(pmat,LocalDouble,pal);if(status!=0)printf(%s:Error using matPutVariable on line%dn,_FILE_,_LINE_);return(EXIT_FAILURE);st

25、atus=matPutVariableAsGlobal(pmat,GlobalDouble,pa2);if(status!=0)printf(Error using matPutVariableAsGlobaln);return(EXIT_FAILURE);status=matPutVariable(pmat,LocalString,pa3);if(status!=0)printf(%s:Error using matPutVariable on line%dn,_FILE_,_LINE_);return(EXIT_FALURE);/*清除矩阵*/mxDestroyArray(pa1);mxD

26、estroyArray(pa2);mxDestroyArray(pa3);/*关闭 MAT 文件*/if(matClose(pmat)!=0)printf(Error closing file%sn,file);PDF created with pdfFactory Pro trial version 303 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应用 return(EXIT_FALURE);printf(Donen);return(EXIT_SUCCESS);4FORTRAN 语言 MAT 文件应用（1）常用 MAT 文件操作函数 常用 FORTRAN 语言 MAT 函数有以下几种。Int

27、eger*4 function matOpen(filename,mode)Integer*4 function matClose(mfp)Integer*4 function matDeleteVariable(mfp,name)Integer*4 function matGetDir(mfp,num)Integer*4 function matGetVariable(mfp,name)Integer*4 function matPutVariable(mfp,name,pm)Integer*4 function matPutVariableAsGlobal(mfp,name,pm)其中，m

28、fp 为指向 MAT 文件的指针，name 是读取或写入 MAT 文件的矩阵名称，num为 MAT文件中矩阵的数目，pm是 mxArray 结构体的指针，mode 为打开文件的方式。（2）应用示例【例 10-9】读取例 10-8 产生的 MAT 文件。integer matOpen,matGetDir,matGetVariable integer mp,dir,adir(100),pa integer mxGetM,mxGetN,matClose integer ndir,i,stat character*32 names(100)mp=matOpen(matter.mat,r)if(mp.e

29、q.0)then write(6,*)Cant openmattest.mat.stop end if !读取目录 dir=matgetdir(mp,dir)if(dir.eq.0)then write(6,*)Cant read directory.stop end if call mxCopyPtrToPtrArray(dir,adir,ndir)do i=1,ndir call mxCopyPtrToCharacter(adir(i),names(i),32)end do write(6,*)Directory of Mat-file:do i=1,ndir write(6,*)name

30、s(i)end do !读取矩阵 write(6,*)Getting array contents:PDF created with pdfFactory Pro trial version MATLAB 程序设计与典型应用 304 do n=1,ndir pa=matGetVariable(mp,names(n)write(6,*)Retrieved,names(n)write(6,*)With size,mxGetM(pa),-by-,mxGetN(pa)call mxDestroyArray(pa)end do stat=matClose(mp)if(stat.ne.0)then wri

31、te(6,*)Error closingmattest.mat.end if end 10.2 MATLAB 编译器的配置 MATLAB 编译器（MATLAB Complier,MCC）是 MathWorks 公司为 MATLAB 开发环境提供的一种软件工具，可将 M 语言编写的函数文件转换成 C、C+源代码，这些源代码经过编译链接生成函数库、可执行程序、COM 组件等，从而扩展 MATLAB 功能，使 MATLAB 能够同其他高级语言，例如 C/C+语言进行混合使用，取长补短，提高程序的运行效率，丰富程序开发的手段。并且 M 文件是 ASCII 文件，转换后成为二进制文件，从而可以隐藏算法的

32、源代码，使用户可以保护开发版权。未安装 MATLAB 编译器的用户如果想生成一个 MEX 文件，就必须自己用 C 或 Fortran 语言来编写源代码，这时用户必须了解 MATLAB 外部应用程序的接口（External Interface，API）和 MATLAB 如何表示它所支持的数据类型；而安装了 MATLAB 编辑器，就能利用 MATLAB所提供的强大的数学、矩阵计算功能写出 M 文件，然后用 MATLAB 编辑器直接编译为 C/C+源代码，并在此基础上根据应用需要生成 MEX 文件、独立可执行应用程序、Excel 插值或 COM对象等文件类型，大大提高程序的运行速度，提高代码的执行效

33、率。这种方式创建的独立应用程序或者软件组件能够完全脱离 MATLAB 环境，还可以与其他用户共享。10.2.1 MATLAB 编译器的配置 使用 MATLAB 编译器需要安装 MATLAB，以及一种 MATLAB 支持的 C/C+语言编译器，如 Visual C+6.0。为生成独立的应用程序，还需要安装 MATLAB 相应的数字库。如果在程序中使用了图形句柄，则还需要安装相关图形库。1编译器配置 应用 MATLAB 编译器前需要对编译器进行配置。编译器的配置文件是一个批处理文件，它包括一些关于编译、预编译和链接阶段的编译器的设置信息。编译器配置步骤如下：（1）启动 MATLAB，执行命令：mb

34、uild-setup（2）按提示选取一种编译器作为生成独立应用程序或共享库的默认编译器，生成选项文件compopts.bat，并注册相关动态链接库文件。这样在以后使用 mcc 命令时，系统将自动根据选项文件 compopts.bat 使用默认编译器。mbuild 通过调用外部的 C/C+编译器，把 M 文件翻译成 C/C+源码，然后与 MATLAB 的C/C+数字库、图形库链接，得到可独立执行的可执行程序。PDF created with pdfFactory Pro trial version 305 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应用 2验证 mcc 将位于 MATLAB 文件夹

35、下的子文件夹 externexamplescompiler 中的示例文件 hello.m复制到当前工作目录下，在 MATLAB 命令窗口执行命令：mcc-m hello.m 将会生成 hello.exe。10.2.2 编译指令 利用 MATLAB 提供的各种工具快速完成算法原型的开发、测试后，再通过 mcc 命令就可以将 M 文件转换为基于 C/C+语言数学函数库的 C/C+语言源代码文件。需要注意的是，mcc命令只能转换 MATLAB 函数文件，而不能转换脚本文件，所以脚本类型的 M 文件应该先改写为函数类型的 M 文件。1mcc 命令的选项 mcc 是调用 MATLAB 编译器的命令，可以

36、在 MATLAB 命令窗口使用，也可在 MS-DOS下使用。命令格式为：mcc options mfile1 mfile2mfileN mcc 命令选项及参数意义如表 10-2 所示。表 10-2 mcc 命令选项及参数意义 选 项 意 义-b 生成 Excel 公式中可用的函数-d directory 指定生成文件的输出目录-f filename 调用 mbuild 时使用指定选项文件-g 产生调试信息-l 生成 C 函数库-m 生成独立应用程序,结果同-W main-T link:exe-o outputfile 指定结果文件名 指定生成的共享库类型及名称 lib:C 类型库-B cppl

37、ib:C+类型库 指定输出类型。target 可以为以下值 codegen 生成 C/C+包装文件 compile:exe 编译为最终生成 EXE 类型文件的目标文件 compile:lib 编译为最终生成 DLL 类型文件的目标文件 link:exe 生成 EXE 类型文件-T target link:lib 生成 DLL 类型文件 指定生成的包装文件类型。type 可以为以下值 main 主程序 lib:C 类型库-W type cpplib:C+类型库-?显示帮助信息 PDF created with pdfFactory Pro trial version MATLAB 程序设计与典型

38、应用 306 2mcc 命令的使用 设 ademo.m 文件，内容如下：function y=ademo()x=-10:0.1:10;y=cos(x);plot(x,y,+);（1）生成独立应用程序 生成独立应用程序采用命令：mcc-m ademo.m 或 mcc-W main-T link:exe ademo.m 生成可执行文件 ademo.exe。运行该文件，结果如图 10-1 所示。图 10-1 M 文件编辑后的结果 如果源文件不在当前工作目录，而产生的目标文件需要放置到/files/target 目录下，采用命令：mcc-m-I/files/source-d/files/target

39、ademo.m（2）生成共享库 l 生成 C 共享库采用命令：mcc-I ademo.m 或 mcc-W lib:ademo-T link:lib ademo.m 该编译命令共创建 8 个文件，其中 ademo.lib 和 ademo.dll 是可以在 C/C+应用程序中调用的库文件，ademo.c、ademo.h 是 MEX 文件源代码及头文件，以便集成自定义的 C 代码文件。l 生成 C+库采用命令：mcc-W cpplib:ademo-T link:lib ademo.m l 如果将 koo1.m、koo2.m合并生成一个库文件 library_one.dll，采用以下命令：mcc-W

40、lib:library_one-T link:lib koo1 koo2 10.3 MATLAB 引擎 10.3.1 MATLAB DDE 服务器与引擎库 MATLAB 提供了客户-服务器（Client/Server，C/S）功能，利用动态数据交换服务功能和ActiveX 自动化（或 OLE 自动化）服务功能，可以实现在其他程序中对 MATLAB 程序及函数的调用，并且通过 mxArray 与 MATLAB 工作空间交换数据，从而增强其他语言的数值计算能PDF created with pdfFactory Pro trial version 307 第 10 章 MATLAB 外部程序接口应

41、用 力和数据的可视化能力。DDE 是在 Windows 环境下支持 C/S 计算模式的重要技术，两个应用程序之间可以通过交换数据来相互连接。在将 MATLAB 作为服务器访问时，必须提供服务器的名字、主题和项目。在具体的应用中，VC 的程序作为前端客户机，通过调用 MATLAB 引擎在后台与 MATLAB 服务器建立连接，实现动态通信。这种方法实现较为简单，不要求连接整个 MATLAB，只需要嵌入必要的 MATLAB 引擎库，可大大节省系统资源。而且利用网络，将引擎程序放在网络计算能力较强的机器上，可以使整个系统的运行速度加快。MATLAB 引擎是 MathWorks 公司提供的一组函数库，它

42、提供了一种在用户程序进程中与独立的 MATLAB 进程通信的方法，在 Windows 下使用 ActiveX 技术实现，使用组件对象模型（Component Object Model，COM）接口。MATLAB 的引擎函数库提供了在 C、Fortran 语言程序中打开和关闭引擎、与 MATLAB 工作空间交互数据、调用 MATLAB 命令等函数。10.3.2 C 语言 MATLAB 引擎 1C 语言 MATLAB 引擎函数 常用 C 语言引擎函数如下所示。engine*engOpen(const char*startcmd)：启动 MATLAB 引擎。int engClose(Engine*e

43、p)：关闭 MATLAB 引擎。mxArray*engGetVariable(Engine*ep,const char*var_name)：从 MATLAB 引擎中获取一个MATLAB 矩阵。int engPutVariable(Engine*ep,const char*var_name,const mxArray*array_ptr)：向 MATLAB引擎发送一个 MATLAB 矩阵。int engEvalString(Engine*ep,const char*string)：执行一个 MATLAB 命令。MATLAB 的子文件夹 externinclude 中的头文件 engine.h 包

44、含了所有 C 语言引擎函数的定义。2C 语言 mx-函数 在C程序中调用MATLAB引擎函数的同时还用到MATLAB提供的接口函数中的mx-函数，以完成对mxArray对象的操作。C语言数学函数包含了MATLAB的矩阵运算核心，是以mxArray结构体（C+中是 mwArray 类）为核心构建的，mxArray 结构体定义在 MATLAB 的externincludematrix.h 文件中。mx-函数有很多，具体的用法参看 MATLAB 帮助文件中 External Interfaces Reference 的 C MX-Functions。常用的 mx-函数如下所示。char*mxArra

45、yToString(const mxArray*array_ptr)：将 mxArray 结构体转变为字符串。mxArray*mxCreateDoubleMatrix(int m,int n,mxComplexity ComplexFlag)：创建二维双精度类型 mxArray 矩阵。void mxDestroyArray(mxArray*array_ptr)：释放由 mxCreate 类函数分配的内存。int mxGetM(const mxArray*array_ptr)：获取矩阵的行数。int mxGetN(const mxArray*array_ptr)：获取矩阵的列数。void mxS

46、etM(mxArray*array_ptr,int m)：设置矩阵的行数。void mxSetN(mxArray*array_ptr,int n)：设置矩阵的列数。double*mxGetPr(const mxArray*array_ptr)：获取矩阵实数部分的数据指针。double*mxGetPi(const mxArray*array_ptr)：获取矩阵虚数部分的数据指针。void mxSetPr(mxArray*array_ptr,double*pr)：设置矩阵实数部分的数据指针。PDF created with pdfFactory Pro trial version MATLAB 程

47、序设计与典型应用 308 void mxSetPi(mxArray*array_ptr,double*pi)：设置矩阵虚数部分的数据指针。void*mxCalloc(size_t n,size_t size)：在内存中分配 n 个大小为 size 字节的单元，并初始化为 0。3C 语言 MATLAB 计算引擎的编程 首先需要将 mxArray 转换成 MATLAB 中可操作的形式，这可以分两步进行：l 将 mxArray 转换成 MATLAB 可理解的形式。选择将一个自定义的数据结构复制到mxArray 中。应注意 C 语言和 MATLAB 语言中数据存储方式的差别，在 MATLAB 中矩阵是

48、按列存储的，而 C 语言数组元素是按行存储的。l 将矩阵放入 MATLAB 计算引擎的工作区中，可以用 engPutVariable 命令来完成。【例 10-10】创建一个矩阵，然后送到 MATLAB 计算引擎的工作区中，绘制出结果图。#include#include#include#include engine.h#define BUFSIZE 256 int main()Engine*ep;/*定义 MATLAB 引擎变量*/mxArray*T=NULL;result=NULL;double time10=0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9;/*

49、启动 MATLAB 计算引擎。如果在本地启动，那么函数所带的参数字符串为空;*/*如果在网络中启动，则需要提供服务器名，即 engOpen(服务器名)*/if(!(ep=engOpen(0)fprintf(stderr,nCant start MATLAB enginen);return EXIT_FAILURE;/*向新启动的 MATLAB 工作区放置数据*/T=mxCreateDoubleMatrix(1,10,mxREAL);memcpy(void*)mxGetPr(T),(void*)time,sizeof(time);engPutVariable(ep,T,T);/*执行 MATLA

50、B 命令*/engEvalString(ep,D=0.5.*(-9.8).*T.2;);engEvalString(ep,plot(T,D););engEvalString(ep,time(Position vs.Time for a falling object););engEvalString(ep,xlabel(Time(seconds););engEvalString(ep,ylabel(Position(meters););/*从 MATLAB 工作区获取计算结果*/result=engGetVariable(ep,D);printf(The size of result is%d*