MATLAB 应用程序接口API.docx
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MATLAB应用程序接口API
MATLAB中的应用程序接口API
前面章节主要叙述MATLAB自身的各种功能和使用方法。
作为优秀软件，MATLAB不仅自身功能强大、环境友善、能十分有效地处理各种科学和工程问题，而且具有极好的开放性。
这开放性表现在两方面：
一，MATLAB适应各科学、专业研究的需要，提供了各种专业性的工具包；二，MATLAB为实现与外部应用程序的“无缝”结合，提供了专门的应用程序接口API。
遵循本书“淡化专业，面向通用”的宗旨，本章将集中阐述MATLAB的应用程序接口。
本章分五节，各节内容简述如下。
第12.1节集中介绍：
如何编写CMEX源码程序，也就是如何为现有的C程序编写接口程序，使之成为MATLAB函数文件；运用这种技术，读者可以把积累的优秀C程序改造成可在MATLAB中方便调用的指令。
第12.2节用于演示：
如何编写产生MAT数据文件的C源码程序。
读者通过算例入门，就不难借助MAT文件实现MATLAB与外部应用程序的数据交换。
第12.3节围绕MATLAB引擎技术展开。
借助这种技术，前台可以是各种外部应用程序编写的界面，而后台计算则可完全交由MATLAB进行。
第12.4节用三个算例来说明如何应用ActiveX实现MATLAB与外部应用程序的通信。
在第一个算例中，MATLAB用作为客户，服务器是Excel。
在后两个算例中，服务器是MATLAB，而客户是PowerPoint。
由此产生的PPT文件，可以在放映过程中，实时地进行MATLAB调用。
第12.5节的内容是：
如何借助DDE技术在MATLAB与其他外部程序间进行通信。
该节的一个算例演示：
VB制作的界面如何借助DDE建立的对话通道调用服务器MATLAB进行计算和显示结果图形。
而另一个算例则演示：
MATLAB如何以客户身份与服务器Excel建立DDE“热连接”，使MATLAB图形实时地跟随电子表格数据的改变而变化。
值得指出：
MATLAB6.0,6.1版用于API的（MEX、MAT、及引擎）库函数许多已经被废止。
本章内容是根据MATLAB6.5编写的。
12.1C语言MEX文件的编写
12.1.1关于MEX文件的一般性说明
12.1.2MEX文件中的MATLAB数据
A=['abcd';'1234';'ABCD']
A=
abcd
1234
ABCD
12.1.3C语言MEX文件源程序的构成
【例12.1.3-1】列出具有相同运算功能（实现两个双精度实数标量加法）的C++源码程序和C++MEX源码程序；对C++MEX源码程序进行编译链接；在MATLAB中调用生成的DLL文件。
通过本例，从感性上认识：
（A）一般C源码文件如何改写成具有约定格式的CMEX源码文件；（B）CMEX源码文件的基本结构；（C）基本的编译链接方法；（D）DLL文件的调用方法。
（1）
#include
voidmyplus（doubley[],doublex[],doublez[]）
{
y[0]=x[0]+z[0];
return;
}
（2）
[exm12013_1.cpp]
#include"mex.h"//<1>
//-------------------------------------------------
voidmyplus（doubley[],doublex[],doublez[]）
{
y[0]=x[0]+z[0];
}
//-------------------------------------------------
voidmexFunction（intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]）//<8>
{
double*x,*y,*z;//
intmrows0,ncols0;//
intmrows1,ncols1;//
if（nrhs!
=2）//<13>
mexErrMsgTxt（"Twoinputsrequired."）;//<16>
elseif（nlhs>1）//<15>
mexErrMsgTxt（"Toomanyoutputarguments"）;//<16>
mrows0=mxGetM（prhs[0]）;//<17>
ncols0=mxGetN（prhs[0]）;
mrows1=mxGetM（prhs[1]）;
ncols1=mxGetN（prhs[1]）;//<20>
//
if（!
mxIsDouble（prhs[0]）||mxIsComplex（prhs[0]）||!
（mrows0==1&&ncols0==1））//<22>
mexErrMsgTxt（"Inputsmustbeallnoncomplexscalardouble."）;
//
if（!
mxIsDouble（prhs[1]）||mxIsComplex（prhs[1]）||!
（mrows1==1&&ncols1==1））//<25>
mexErrMsgTxt（"Inputsmustbeallnoncomplexscalardouble."）;
//
if（mrows0!
=mrows1||ncols0!
=ncols1）//<28>
mexErrMsgTxt（"Inputsmustbesamedimension."）;//<29>
//
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix（mrows0,ncols0,mxREAL）;//<31>
x=mxGetPr（prhs[0]）;//<32>
z=mxGetPr（prhs[1]）;//<33>
y=mxGetPr（plhs[0]）;//<34>
myplus（y,x,z）;
}
（3）
cdD:
\mywork
mexexm12013_1.cpp
direxm12013_1.*
exm1213_1.cppexm1213_1.dll
（4）
a=0.111;b=0.222;
c=exm12013_1（a,b）
c=
0.3330
12.1.4CMEX文件的执行流程
12.1.5编写CMEX文件的常用库函数和示例
12.1.5.1常用的MEX库函数
（1）
#include"mex.h"
voidmexFunction（intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]）
{
/*其他C源码……*/
}
（2）
#include"mex.h"
voidmexErrMsgTxt（constchar*error_msg）;
voidmexWarnMsgTxt（constchar*warning_msg）;
（3）
#include"mex.h"
intmexCallMATLAB（intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,
mxArray*prhs[],constchar*command_name）;
（4）
#include"mex.h"
intmexEvalString（constchar*command）;
（5）
#include"mex.h"
mxArray*mexGetVariable（constchar*workspace,constchar*var_name）;
intmexPutVariable（constchar*workspace,constchar*var_name,mxArray*array_ptr）;
12.1.5.2常用的MX函数
（1）
#include"matrix.h"
mxArray*mxCreateNumericMatrix（intm,intn,mxClassIDclass,
mxComplexityComplexFlag）;
（2）
#include"matrix.h"
intmxGetM（constmxArray*array_ptr）;
intmxGetN（constmxArray*array_ptr）;
voidmxSetM（mxArray*array_ptr,intm）;
voidmxSetN（mxArray*array_ptr,intm）;
（3）
#include"matrix.h"
double*mxGetPr（constmxArray*array_ptr）;
double*mxGetPi（constmxArray*array_ptr）;
voidmxSetPr（mxArray*array_ptr,double*pr）;
voidmxSetPi（mxArray*array_ptr,double*pr）;
（4）
#include"matrix.h"
#include
void*mxCalloc（size_tn,size_tsize）;
12.1.5.3编程示例
【例12.1.5.3-1】创建一个C语言MEX文件，实现对MATLAB两个“单行”字符串的合并。
本例演示：
（A）如何根据MATLAB约定的规则编写CMEX源码；（B）如何构成该文件的调用指令；（C）如何为MEX文件编写在线帮助文件。
（1）
#include"mex.h"//<1>
#include"string.h"//<2>
//-------------------------------------------------
voidstringplus（char*input_buf0,char*input_buf1,char*output_buf）
{
strcat（output_buf,input_buf0）;
strcat（output_buf,input_buf1）;
}
//-------------------------------------------------
voidmexFunction（intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]）//<10>
{
char*input_buf0,*input_buf1,*output_buf;
intbuflen,buflen0,buflen1,status;
if（nrhs!
=2）//<13>
mexErrMsgTxt（"Twoinputsinquired."）;//<14>
elseif（nlhs>1）//<15>
mexErrMsgTxt（"Toomanyoutputarguments."）;//<16>
if（mxIsChar（prhs[0]）!
=1||mxIsChar（prhs[1]）!
=1）//<17>
mexErrMsgTxt（"Inputsmustbeastring."）;
if（mxGetM（prhs[0]）!
=1||mxGetM（prhs[1]）!
=1）//<19>
mexErrMsgTxt（"Inputsmustbearowvector."）;
buflen0=（mxGetM（prhs[0]）*mxGetN（prhs[0]））+1;//<21>
buflen1=（mxGetM（prhs[1]）*mxGetN（prhs[1]））+1;//<22>
buflen=buflen0+buflen1-1;
input_buf0=（char*）mxCalloc（buflen0,sizeof（char））;
input_buf1=（char*）mxCalloc（buflen1,sizeof（char））;
output_buf=（char*）mxCalloc（buflen,sizeof（char））;
//
status=mxGetString（prhs[0],input_buf0,buflen0）;//<30>
if（status!
=0）
mexWarnMsgTxt（"Notenoughspace,Stringistruncated."）;
//
status=mxGetString（prhs[1],input_buf1,buflen1）;//<34>
if（status!
=0）
mexWarnMsgTxt（"Notenoughspace,Stringistruncated."）;
stringplus（input_buf0,input_buf1,output_buf）;
//
plhs[0]=mxCreateString（output_buf）;//<39>
return;
}
（3）
cdd:
\mywork
mexexm120153_1.cpp
（4）
根据以上分析，就可以写出下列exm120153_1.m文件：
%exm120153_1.mTwostringsareconcatenatedintoalargerstring.
%Cstr=exm120153_1（Astr,Bstr）把字符串Astr和Bstr水平串联
%Astr被串联的“单行”字符串
%Bstr被串联的“单行”字符串
%Cstr由Astr在前，Bstr在后，串联而成的字符串。
%2002年11月编写
（5）
A='1234';B='abcd';
C=exm120153_1（A,B）
C=
1234abcd
【例12.1.5.3-2】用C语言编写MEX源码文件，在运行中实现对MATLAB函数的调用，画出了
曲线。
本例演示：
（A）如何在MEX文件中调用MATLAB的内建指令；（B）如何在MEX文件中调用用户的自编M文件。
（1）
#include"mex.h"
#defineMAX1000
//-------------------------------------------------
voidfill（double*pr,int*pm,int*pn,intmax）
{
inti;
*pm=max/2;
*pn=1;
for（i=0;i<（*pm）;i++）
pr[i]=i*（4*3.14159/max）;
}
//-------------------------------------------------
voidmexFunction（intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]）
{
intm,n,max=MAX;
mxArray*rhs[1],*lhs[1];
rhs[0]=mxCreateDoubleMatrix（max,1,mxREAL）;
fill（mxGetPr（rhs[0]）,&m,&n,MAX）;
mxSetM（rhs[0],m）;
mxSetN（rhs[0],n）;
mexCallMATLAB（1,lhs,1,rhs,"mexzzy"）;
mexCallMATLAB（0,NULL,1,lhs,"plot"）;
mxDestroyArray（rhs[0]）;
mxDestroyArray（lhs[0]）;
return;
}
（2）
cdd:
\mywork
mexexm120153_2.cpp
（3）
exm120153_2
图12.1-2
12.2MAT数据文件的应用
12.2.1数据的输入输出方法
12.2.2创建MAT文件的C源码程序的编写
【例12.2.2-1】目标：
用C++编写一个可创建MAT文件的独立应用程序exm12022_1.exe。
通过该例演示：
（A）可创建MAT文件的独立应用程序的编写步骤；（B）相应C++源程序的基本格式；（C）相应mx-函数和C指令的配合应用。
（D）MAT库函数matClose,matGetArray,matOpen,matPutArray,matPutArrayAsGlobal的使用方法；
（1）
#include
#include"mat.h"
#include
#defineBUFSIZE255
//----------------------------------------------------------
intcreate（constchar*file）
{
//
MATFile*pmat;
mxArray*pa1,*pa2,*pa3;
doubledata[9]={1.0,4.0,7.0,2.0,5.0,8.0,3.0,6.0,9.0};
charstr[BUFSIZE];
printf（"Creating...\n\n",file）;
pmat=matOpen（file,"w"）;
if（pmat==NULL）
{
printf（"Errorcreating\n",file）;
printf（"（doyouhavewritepermissioninthisdirectory?
）\n"）;
return
（1）;
}
pa1=mxCreateDoubleMatrix（3,3,mxREAL）;
mxSetClassName（pa1,"LocalDouble"）;
pa2=mxCreateDoubleMatrix（3,3,mxREAL）;
mxSetClassName（pa2,"GlobalDouble"）;
memcpy（（void*）（mxGetPr（pa2））,（void*）data,sizeof（data））;
pa3=mxCreateString（"MATLAB:
thelanguageoftechnicalcomputing"）;
mxSetClassName（pa3,"LocalString"）;
matPutVariable（pmat,"LocalDouble",pa1）;
matPutVariableAsGlobal（pmat,"GlobalDouble",pa2）;
matPutVariable（pmat,"LocalString",pa3）;
memcpy（（void*）（mxGetPr（pa1））,（void*）data,sizeof（data））;
matPutVariable（pmat,"LocalDouble",pa1）;
mxDestroyArray（pa1）;
mxDestroyArray（pa2）;
mxDestroyArray（pa3）;
if（matClose（pmat）!
=0）
{
printf（"Errorclosing\n",file）;
return
（1）;
}
//
pmat=matOpen（file,"r"）;
if（pmat==NULL）
{
printf（"Errorreopening\n",file）;
return
（1）;
}
pa1=matGetVariable（pmat,"LocalDouble"）;
//
if（pa1==NULL）
{
printf（"ErrorreadingexistingmatrixLocalDouble\n"）;
return
（1）;
}
if（mxGetNumberOfDimensions（pa1）!
=2）
{
printf（"Errorsavingmatrix:
resultdoesnothavetwodimensions\n"）;
return
（1）;
}
pa2=matGetVariable（pmat,"GlobalDouble"）;
//
if（pa2==NULL）
{
printf（"ErrorreadingexistingmatrixGlobalDouble\n"）;
return
（1）;
}
if（!
（mxIsFromGlobalWS（pa2）））
{
printf（"Errorsavingglobalmatrix:
resultisnotglobal\n"）;
return
（1）;
}
pa3=matGetVariable（pmat,"LocalString"）;
//
if（pa3==NULL）
{
printf（"ErrorreadingexistingmatrixLocalString\n"）;
return
（1）;
}
mxGetString（pa3,str,255）;
if（strcmp（str,"MATLAB:
thelanguageoftechnic
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