Matlab与Visual C++混合编程学习笔记.docx
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Matlab与VisualC++混合编程学习笔记
Matlab与VisualC++混合编程学习笔记
要实现VC++与matlab的无缝混编，必须充分掌握matlab的C/C++数学库函数和图形库函数，而要运用这两类库函数则必须先熟悉matlab的接口类与接口函数的结构及使用规则。
1Matlab接口类与接口函数的介绍
接口类mwArray
（1）构造函数
mwArray（）
默认构造函数，通过它用户可以创建一个未初始化的mwArray类对象（阵列）。
mwArray（constchar*str）
通过该函数可以构造一个字符串型的阵列，并通过输入的字符串指针指向的字符串进行初始化，例如：
mwArrayA（“MATLABmwArraystring”）;
mwArray（int32rows,int32cols,double*real,double*imag=0）
通过该函数可以创建一个指定行数、列数、以及实部和虚部数据的二维复数阵列，例如：
doublereal[]={1,2,3,4,5};
doubleimag[]={6,7,8,9,10};
mwArrayA（1,5,real,imag）;
mwArray（constmwArray&mtrx）
mwArray（constmxArray*mtrx）
mwArray（doublestart,doublestep,doublestop）
mwArray（int32start,int32step,int32stop）
mwArray（constmwSubArray&a）
mwArray（double）
mwArray（int）
（2）索引和下标函数
operator（）
cell（）
field（）
（3）转换函数
operatordouble（）const
（4）内存管理函数
类mwArray对运算符new和delete进行了重载。
（5）输入输出函数
类mwArray对运算符<<和>>进行了重载。
（6）大小函数
定义：
int32Size（）const;
int32Size（int32dim）const;
int32Size（int32*dims,intmaxdims=2）const;
例子：
int32dims[2];
mwArraymat=rand（4,4）;
mwArraysz;
mat.Size（dims）;
sz=size（mat）;
（7）数据提取
GetData（）
定义：
MatlabMatrix*GetData（）const
例子：
mwArrayA=magic（17）;
double*real_data=mxGetPr（A.GetData（））;
SetData（）
定义：
MatlabMatrix*GetData（）const
例子：
mwArrayA=rand（4）,B=magic（10）;
B.SetData（A.GetData（））;//NEVER,NEVERdothis.
ExtractScalar（）和ExtractData（）
这两个函数为用户提供了一种更为方便而且更安全的获取mwArray类对象的方法，
定义：
doubleExtractScalar（double&,int32）const;
doubleExtractScalar（int&,int32）const;
voidExtractData（int32*）;
voidExtractData（double*）;
voidExtractData（double*,double*）;
例子：
mwArrayA=magic（11）+（rand（11）*i（））;
doublerdata,cdata;
rdata=A.ExtractScalar（9）;//Realpartonly
rdata=A.ExtractScalar（cdata,17）;//Realandcomplexpart
int32*integers=newint32[11*11];
A.ExtractData（integers）;//Castdoublestointegers
double*real_data=newdouble[11*11];
double*complex_data=newdouble[11*11];
A.ExtractData（real_data）;//Realpartonly
A.ExtractData（real_data,complex_data）;//Realandcomplexpart
ToString（）
定义：
mwStringToString（）const;
例子：
mwArrayA="MATLAB";
mwStrings=A.ToString（）;
char*c=strdup（（char*）s）;
了解了mwArray，再举关于它在MatlabC++数学库中的应用，就一目了然了
定义：
mwArraysum（constmwArray&A）;
mwArrayinv（constmwArray&X）;
mwArrayconv（constmwArray&u,constmwArray&v）;
应用：
#include"matlab.hpp"
mwArrayA,B,X,Y,u,v,w;//Inputargument（s）
B=sum（A）;
Y=inv（X）;
w=conv（u,v）;
MatlabC++数学库和图形库有大量丰富的库函数，每个函数在Matlab中有着对应的函数完成同样的功能，但是由于Matlab语言和C++语言存在较大的差别，所以二者在函数调用方式上存在在较大的差异，最为明显的一点就是Matlab允许返回多个值，而C++语言中最多只允许返回一个值，如果希望返回更多的值，只能通过指针来实现。
下面分若干种情况，以范例的形式对C++中调用MatlabC++库函数的规则进行说明。
（1）只有一个输出参数和必须的输入参数
Matlab环境调用规则（MATLABSyntax）：
A=sin（B）;
MatlabC++数学库中的声明（C++Prototype）：
mwArraysin（constmwArray&X）;
C++调用MatlabC++库函数规则（C++Syntax）：
A=sin（B）;//A、B均为mwArray类对象
（2）具有可选的输入参数
MATLABSyntax：
A=tril（X）;
A=tril（X,K）;
C++Prototype：
mwArraytril（constmwArray&X）;
mwArraytril（constmwArray&X,constmwArray&K）;
C++Syntax：
A=tril（X）;
A=tril（X,K）;//A、X、K均为mwArray类对象
（3）具有可选的输出参数
MATLABSyntax：
k=find（X）;
[i,j]=find（X）;
[i,j,v]=find（X）;
C++Prototype：
mwArrayfind（constmwArray&X）;
mwArrayfind（mwArray*j,constmwArray&X）;
mwArrayfind（mwArray*j,mwArray*v,constmwArray&X）;
C++Syntax：
i=find（a）;
i=find（j,a）;
i=find（j,v,a）;//i、j、v、a均为mwArray类对象
（4）具有可选的输入和输出参数
MATLABSyntax：
S=svd（X）;
[U,S,V]=svd（X）;
[U,S,V]=svd（X,0）;
C++Prototype：
mwArraysvd（constmwArray&X）;
mwArraysvd（mwArray*S,mwArray*V,constmwArray&X）;
mwArraysvd（mwArray*S,mwArray*V,constmwArray&X,constmwArray&Zeros）;
C++Syntax：
S=svd（Y）;
U=svd（S,V,Y）;
U=svd（S,V,Y,0）;//U、S、V、Y均为mwArray类对象
此外还有变输入参数和变输出参数的形式，规则基本可以按上面几种形式类推，不再赘述。
1.1.2类mwArrayIndex
1.1.3类mwVarargin和类mwVarargout
PurposeGenerateasequenceofindices
C++PrototypemwIndexcolon（）;
mwIndexcolon（mwArraystart,mwArrayend）;
mwIndexcolon（mwArraystart,mwArraystep,mwArrayend）;
ArgumentsstartInitialvalue,stepIncrementvalue,endFinalvalue
C++SyntaxB=A（colon（））;
B=A（colon（1,10））;
B=A（colon（1,2,10））;
MATLABcolon=start:
stop
Syntaxcolon=start:
step:
stop
混合编程中开发环境设置是一个关键且有点繁琐的过程，可能比较通俗易懂的讲解方法就是通过一个简单的范例逐步说明吧。
不妨耐心细心的跟着走一遍，慢慢会发现，其实混合编程也挺简单挺好玩的^_^
需说明的是，这里只介绍matlab6.x与VC6.0的混合编程。
原因有三：
1、matlab7.x及以上与VC的混合编程发生的本质的变化，而且目前看来还是很多人不太习惯和喜欢的方式，光是发布的软件使用前就需要先安装一个300M以上的MCRInstaller.exe，汗…
2、其实VC6.0和matlab6.x也都挺稳定挺好用的，呵呵，
3、掌握了下面的方法，做一定修改可以推广到VS2003、VS2005与matlab6.x混合编程，但这不是官方推荐的。
前提：
确保电脑上安装了matlab6.x和VC6.0
第一步：
在matlab中建立Test.m，内容如下：
functionTest（）
x=-10*pi:
0.1:
10*pi;
y=x.*sin（x）;
plot（x,y）;
第二步：
配置matlab编译器（Compiler），即在command窗口输入
>>mbuild–setup
PleasechooseyourcompilerforbuildingstandaloneMATLABapplications:
Wouldyoulikembuildtolocateinstalledcompilers[y]/n?
Selectacompiler:
[1]LccCversion2.4inD:
\MATLAB6P5\sys\lcc
[2]MicrosoftVisualC/C++version6.0inD:
\ProgramFiles\MicrosoftVisualStudio
[0]None
Compiler:
2
Pleaseverifyyourchoices:
Compiler:
MicrosoftVisualC/C++6.0
Location:
D:
\ProgramFiles\MicrosoftVisualStudio
Arethesecorrect?
（[y]/n）:
......
后面就不详细列了，反正选择好，然后y就会success的。
第三步：
使用matlab的mcc命令编译Test.m程序，即在command窗口输入
>>mcc-p-BsglcppTest.m
执行完成即可发现，在Test.m所在的文件夹（work）中多了几个文件，后面VC将用到的是test.cpp和test.hpp文件。
第四步：
在VC中建立一个简单的MFC对话框工程，在主对话框上添加一个“绘图”，并添加按钮的消息响应函数（OnButton1）。
将test.cpp和test.hpp文件拷贝到当前VC工程目录下，并通过“Project”“AddtoProject”“Files”添加到当前工程中。
[attach]49768[/attach]
（提示：
如果是VC的控制台程序，需要在“Project”“General”中选择UseMFCinasharedDLL）
然后进行VC++环境设置，具体包括以下几个方面：
4.1包涵目录设置（这一步设置好了，以后新建的工程不用再设置了）
选择菜单“工具（Tools）”“选项（Options）”在属性页中选择“目录（Directories）”下拉框中选择“IncludeFiles”，在其最后加入：
D:
\MATLAB6P5\EXTERN\INCLUDE\CPP
D:
\MATLAB6P5\EXTERN\INCLUDE
这里D:
\MATLAB6P5为作者电脑上MATLAB的安装路径，若安装路径不同应做相应调整，如下图所示：
[attach]49769[/attach]
再在下拉框中选择LibraryFiles，在最后加入
D:
\MATLAB6P5\EXTERN\LIB\WIN32\MICROSOFT\MSVC60
D:
\MATLAB6P5\EXTERN\LIB\WIN32
如下图所示：
[attach]49770[/attach]
4.2工程设置（每次新建VC工程进行混编都要设置，当然包含库也可以通过一次性修改stdafx.h头文件做到，但那样对于不混编时，有点不好）
建立一个新的VC工程后，为使其能正确的调用matlab库函数或编译函数，应对工程属性进行以下几项设置。
4.2.1选择菜单“工程（Project）”“设置（Settings）”属性页“连接（Link）”下拉列表中选择“输入（Input）”，在“对象/模块库（Object/librarymodules）”文本框中加入libmmfile.liblibmatlb.liblibmx.liblibmat.liblibmatpm.libsgl.liblibmwsglm.liblibmwservices.lib
下面的“忽略库（IgnoreLibraries）”文本框，填msvcrt.lib。
（实际上有时需要根据不同的工程类型进行填写，有人通过实验总结：
忽略指定库msvcrt.lib是因为某些动态链接库和静态链接库会发生冲突（重复定义）问题，在release模式时，如果选择动态连接库，不能忽略msvcrt.lib。
；在release模式时，选择静态链接库，则必须把msvcrt.lib动态链接忽略掉，否则出错。
）
具体如下图所示：
[attach]49771[/attach]
4.2.2选择C/C++属性页，在下拉列表中选择“预处理器（Preprocessor）”，在“预处理器定义Preprocessordefinitions”中加入MSVC,IBMPC,MSWIND,D__STDC_（有些资料上讲解混编时未添加D__STDC_似乎也可以）如下图所示：
[attach]49772[/attach]
4.2.3再在下拉框中选择“预编译的头文件PrecompliedHeaders”，选中“自动使用补偿页眉Automaticuseofprecompiledheaders”，在其中填入stdafx.h，如下图：
[attach]49773[/attach]
接下来，在按钮“绘图”的响应函数中添加：
test（）;
在对话框类的OnInitDialog函数中添加如下代码：
libmmfileInitialize（）;
libmwsglmInitialize（）;
mlfHGInitialize（NULL,NULL）;
在对话框的消息WM_DESTROY的处理函数OnDestroy（）中加入如下代码：
mlfHGTerminate（）;
libmmfileTerminate（）;
libmwsglmTerminate（）;
现在，可以编译VC工程运行了，结果如下：
[attach]49774[/attach]
第五步：
程序的发布
由于程序中调用了MATLAB数学函数库或图形库中的函数，所以需要附带MATLAB的这些函数库才能在没有安装MATLAB的机器上运行。
幸好MATLAB已经把这两个库的函数打包了，这样就省得我们一个一个去搜集了。
该文件就是位于matlab安装目录中extern\lib\win32子目录中的mglarchive.exe。
运行该程序即可自动把需要的库函数解压到当前目录中，把编译好的程序放到该目录中拷贝到未装matlab的机器上即可实现脱离matlab。
注意：
Debug模式更换为Release模式时应该对应的修改工程设置
对应
mcc
matlab与VC++混编的两个重要的且强大的命令mbuild和mcc，前者我们相对用得较少，故主要一般先从后者mcc的使用入手，其实在上一节中我们已经领略到了它的威力。
实际上，关于mcc（matlabcompilercommand）乃至混合编程，最好的使用教程就是matlab的help和官方网站提供的user’sguide等文档。
这里不妨截取其中的一部分来说明吧，个人觉得原文应该比中文讲解得更细致，当然这里只提供了一部分主干线索，引入门吧，具体深入修行靠个人了。
mcc
InvokeMATLABCompiler
Syntaxmcc[-options]mfile1[mfile2...mfileN]
[C/C++file1...C/C++fileN]
1.Description
mccistheMATLABcommandthatinvokestheMATLABCompiler.YoucanissuethemcccommandeitherfromtheMATLABcommandprompt（MATLABmode）ortheDOSorUNIXcommandline（stand-alonemode）.
2.CommandLineSyntax
YoumayspecifyoneormoreMATLABCompileroptionflagstomcc.Mostoptionflagshaveaone-lettername.Youcanlistoptionsseparatelyonthecommandline,forexample:
mcc-m-gmyfun
Youcangroupoptionsthatdonottakeargumentsbyprecedingthelistofoptionflagswithasingledash（-）,forexample:
mcc-mgmyfun
Optionsthattakeargumentscannotbecombinedunlessyouplacetheoptionwithitsargumentslastinthelist.Forexample,theseformatsarevalid:
mcc-m-Afullmyfun%Optionslistedseparately
mcc-mAfullmyfun%Optionscombined,Aoptionlast
Thisformatisnotvalid:
mcc-Amfullmyfun%Optionscombined,Aoptionnotlast
3.UsingMacrostoSimplifyCompilation
TheMATLABCompiler,throughitsexhaustivesetofoptions,givesyouaccesstothetoolsyouneedtodoyourjob.Ifyouwantasimplifiedapproachtocompilation,youcanuseonesimpleoption,i.e.,macro,thatallowsyoutoquicklyaccomplishbasiccompilationtasks.IfyouwanttotakeadvantageofthepoweroftheCompiler,youcandowhateveryoudesiretodobychoosingvariousCompileroptions.
Table7-2,MacroOptions,showstherelationshipbetweenthemacroapproachtoaccomplishastandardcompilationandthemultioptionalternative.
[attach]49775[/attach]
UnderstandingaMacroOption.The-moptiontellstheCompilertoproduceastand-aloneCapplication.The-mmacroisequivalenttotheseriesofoptions-t-Wmain-LC-Tlink:
exe-hlibmmfile.mlib
Table7-3,-mMacro,showstheoptionsthatcomposethe-mmacroandtheinformationthattheyprovidetotheCompiler.
[attach]49776[/attach]
4.MacroOptions
Themacrooptionsprovideasimplifiedwaytoaccomplishbasiccompilationtasks.
-g（Debug）.Thisoptioni
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