vs2008,vs2008+matlab

好久没有Coding了,今天兴趣来了,找了一本Matlab与C++嵌入式编程的书翻了翻,想到以后可能也需要用,就觉得尝试着弄了下,这一弄就是大半天过去了,有些问题没有搞清楚,但是也算是开了个头现在写一下收获心得:
Matlab与C++的嵌入方法分为以下三类:
1,Matlab调用C++;将C++代码编译成Mex格式文件,然后在m文件中调用。没有尝试,只是看了描述。
2,C++代码中调用Matlab引擎,这里主要是将Matlab的engine暴露给C++代码进行调用,从而在C++代码中实现Matlab强大的数值计算处理能力;这项也没有尝试,只是看了描述;可参考下面博文
VS2008是当前主流的应用程序开发环境之一,开发环境强大,开发的程序执行速度快。但在科学计算方面函数库显得不够丰富、读取、显示数据图形不方便。Matlab是一款将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合在一起,包含大量高度集成的函数可供调用,适合科学研究、工程设计等众多学科领域使用的一种简洁、高效的编程工具。不过由于Matlab使用的是解释性语言,大大限制了它的执行速度和应用场合。基于VC和Matlab混合编程是很多熟悉VC++编程而又需要进行科学计算、数据仿真的科研人员常用的一种方式,其中最简单也最直接的方法就是调用Matlab引擎。本文以下部分将详细介绍通过VS2008调用Matlab2007a引擎来达到VC与Matlab数据共享编程的方法。
1. 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。可以主要功能有:
★ 打开/关闭一个Matlab对话;
★ 向Matlab环境发送命令字符串;
★ 从Matlab环境中读取数据;
★ 向Matlab环境中写入数据。
与其它各种接口相比,引擎所提供的Matlab功能支持是最全面的。通过引擎方式,应用程序会打开一个新的Matlab进程,可以控制它完成任何计算和绘图操作。对所有的数据结构提供100%的支持。同时,引擎方式打开的Matlab进程会在任务栏显示自己的图标,打开该窗口,可以观察主程序通过engine方式控制Matlab运行的流程,并可在其中输入任何Matlab命令。
实际上,通过引擎方式建立的对话,是将Matlab以ActiveX控件方式启动的。在Matlab初次安装时,会自动执行一次:
matlab /regserver
将自己在系统的控件库中注册。如果因为特殊原因,无法打开Matlab引擎,可以在Dos命令提示符后执行上述命令,重新注册。
2. 配置编译器
要在VC中成功编译Matlab引擎程序,必须包含引擎头文件engine.h并引入Matlab对应的库文件libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib。具体的说,打开一个工程后,做如下设置:
1) 通过菜单工具/选项,打开选项页,点击项目和解决方案,然后在页面右面“显示以下内容的目录”下拉列表框中选择“包含文件”,添加路径:"D:/Program files/MATLAB/R2007a/extern/include"。
2) 选择“库文件”,添加路径:d:/Program Files/MATLAB/R2007a/extern/lib/win32/microsoft。
3) 右击工程/属性,打开项目属性页,选择链接器/输入,在附加依赖项编辑框中,添加文件名libmx.lib libmat.lib libeng.lib。
以上步骤1)、2)只需设置一次,而步骤3)对每个项目都要单独设定。
3. 引擎API详解
在调用Matlab引擎之前,首先应在相关文件中加入一行:#include "enging.h",该文件包含了引擎API函数的说明和所需数据结构的定义。可以在VC中调用的引擎函数分别如下:
3.1 引擎的打开和关闭
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,在Windows操作系统中只能为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。
{
MessageBox("Can't start Matlab engine!" );
exit(1);
}
. …………
engClose(ep); //关闭Matlab引擎。
3.2 向Matlab发送命令字符串
engString-发送命令让Matlab执行。
函数声明:
int engString(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)。
3.3 获取Matlab命令窗口的输出
要在VC中获得函数engString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engString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)。
3.4 读写Matlab数据
3.4.1从Matlab引擎工作空间中获取变量。
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,类型为mxArray*(mxArray数据类型在本文第4节详细简介)。
3.4.2 向Matlab引擎工作空间写入变量。
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。
3.5 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。
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:
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。
4. 数据类型mxArray的操作
在上节的Matlab引擎函数中,所有与变量有关的数据类型都是mxArray类型。数据结构mxArray以及大量的mx开头的函数,广泛用于Matlab 引擎程序和Matlab C数学库中。mxArray是一种很复杂的数据结构,与Matlab中的array相对应,我们只需熟悉Matlab的array类型和几个常用的mxArray函数即可。
在VC中,所有和Matlab的数据交互都是通过mxArray来实现的,在使用mxArray类型的程序中,应包含头文件matrix.h,不过在引擎程序中,一般会包含头文件engine.h,该文件里面已经包含了matrix.h,因此无需重复包含。
4.1 创建和清除mxArray型数据
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,函数形式如下:
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。
例如,要删除上面创建的数组T,可用如下语句:
mxDestroyArray(T);
类似的创建函数还有:
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VC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。
4.2 管理mxArray数据类型
4.2.1 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:
mxGetNumberOfDimensions(const mxArray *array_ptr); //返回数组的维数
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
4.2.2 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,意义自明,不再解释。
4.2.3 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。具体实现见第5节程序实例。
5. 程序实例
对大部分软件研发人员来说利用VC编程方便、高效,但是要显示数据图形就不那么容易了,这时候不防借助Matlab引擎辅助画图做数据分析。下面通过实例演示如何利用VC调用Matlab绘图,程序的主要功能是在VC中对数组x计算函数值y=sin(x) ±log(x),然后调用Matlab绘制y对x的图形。
在VC中新建工程,编写代码如下:
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <math.h>
#include "engine.h"
using namespace std;
void main()
{
const int N = 50;
double x[N],y[N];
int j = 1;
for (int i=0; i<N; i++) //计算数组x和y
{
x = (i+1);
y = sin(x) + j * log(x);
j *= -1;
}
Engine *ep; //定义Matlab引擎指针。
if (!(ep=engOpen(NULL))) //测试是否启动Matlab引擎成功。
{
cout <<"Can't start Matlab engine!" <<endl;
exit(1);
}
//定义mxArray,为行,N列的实数数组。
mxArray *xx = mxCreateDoubleMatrix(1,N, mxREAL);
mxArray *yy = mxCreateDoubleMatrix(1,N, mxREAL); //同上。
memcpy(mxGetPr(xx), x, N*sizeof(double)); //将数组x复制到mxarray数组xx中。
memcpy(mxGetPr(yy), y, N*sizeof(double)); //将数组x复制到mxarray数组yy中。
engPutVariable(ep, "xx",xx); //将mxArray数组xx写入到Matlab工作空间,命名为xx。
engPutVariable(ep, "yy",yy); //将mxArray数组yy写入到Matlab工作空间,命名为yy。
//向Matlab引擎发送画图命令。plot为Matlab的画图函数,参见Matlab相关文档。
engString(ep, "plot(xx, yy); ");
mxDestroyArray(xx); //销毁mxArray数组xx和yy。
mxDestroyArray(yy);
cout <<"Press any key to exit!" <<endl;
cin.get();
engClose(ep); //关闭Matlab引擎。
}
另外一个例子:
#include "engine.h"
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include<stdio.h>
//#include "matlab.h"
using namespace std;
int main()
{
{
Engine *ep;
if(!(ep=engOpen("/0"))) //打开Matlab引擎,建立与本地Matlab的连接
{
fprintf(stderr,"/n Can't start MATLAB engine/n");
exit(-1);
}
static double Areal[6]={1,2,3,4,5,6};
mxArray *T=NULL,*a=NULL,*d=NULL;
double time[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
T=mxCreateDoubleMatrix(1,10,mxREAL);
memcpy((char*)mxGetPr(T),(char*)time,10*sizeof(double));
engPutVariable(ep,"T",T);
eng_rString(ep,"D=.5.*(-9.8).*T.^5;");
eng_rString(ep,"plot(T,D);");
return 0;
}
}
6. 小结
本文详细的介绍了Matlab引擎使用方法并演示了一个简单的利用VC调用Matlab画图的程序实例。大多数时候,程序员可以利用Matlab强大的数据读写、显示能力和VC编程的高效率。例如,在Matlab中要读入一幅任意格式的图像均只需一条命令i=imread('test.jp');图像数据矩阵便存放在了二维数组i中,可以通过VC读入该数组进行相关处理再调用Matlab显示,这种混合编程方式能大大提高工作效率。
当然,利用VC编译的Matlab引擎程序,运行环境中还必须Matlab的支持,如果要编译完全脱离Matlab的程序,可采用其它方式,如利用第三方Matcom程序编译独立的可执行程序等
//参考博文截止
3,C++代码中调用Matlab编译器输出的库函数。这种方式就是在Matlab中将M文件代码编译成可以在C编译器下使用的库函数(有多种库函数形势),然后在C代码中调用。这种方法试过了,调用编译通过了,但有些问题还没有明白解决。主要是参考下面的文章:后面说的注释好像是头文件(博文中看不清楚,我试了一下注释头文件,发现不报错了)
刚开始学习用VC++调用matlab生成的DLL,找了网上一些资料,难以找到vs2008与MATLAB2009b版本的,按照以往版本做的总是有很多错误。经过两天努力,终于调试成功,这里将经验总结一下,以供有需要的人们参考。
实验环境:
Win7
MATLAB 2009b(安装路径:E:\Program Files\MATLAB\R2009a)
VS2008 中文版(安装路径:E:\Program Files\Microsoft Vis l St io 9.0)
1.Matlab 生成DLL
1.1编译器的安装
matlab中先安装编译器,我在第一次安装的时候一路y下来,只有一个compiler,还是最老的。这教育我们要学会说N,按照以下步骤操作
>> mbuild -setup
Please choose your compiler for building standalone MATLAB applications:
Would you like mbuild to locate installed compilers [y]/n? n
Select a compiler:
[1] Lcc-win32 C 2.4.1
[2] Microsoft Vis l C++ 6.0
[3] Microsoft Vis l C++ .NET 2003
[4] Microsoft Vis l C++ 2005 SP1
[5] Microsoft Vis l C++ 2008 Express
[6] Microsoft Vis l C++ 2008 SP1
[0] None
Compiler: 6
The default location for Microsoft Vis l C++ 2008 SP1 compilers is C:\Program Files\Microsoft Vis l St io 9.0,
but that directory does not exist _disibledevent=>
% dummy function, just to demonstrate the idea
y = a+b;
z = a+2*b;
end
/////////////////////////////////////
MATLAB命令框中输入以下命令:
mcc -W cpplib:libmyadd2 -T link:lib myadd2.m
生成libmyadd2.lib, libmyadd2.h, libmyadd2.dll 等文件,将这三个文件拷到VS的项目目录下
2. VS调用DLL
2.1 新建一个项目,并设置环境
新建一个win32 控制台应用程序,我取的名字是matlabDll2.当然新建其他的项目类型也可以,我这只是个例子。接下来进行配置,在该项目的属性中进行了配置,只对该项目有效。若建新的项目需要重新配置。项目建好后将libmyadd2.lib, libmyadd2.h, libmyadd2.dll拷贝到项目目录下。
首先配置项目属性页/配置属性/C-C++/常规/附加包含目录,请根据自己电脑上软件的安装位置对照设置,2008与2005不同的地方时这里要加两个目录,如下图所示:
其次配置项目属性页/配置属性/链接器/常规/附加库目录,请根据自己电脑上软件的安装位置对照设置,如下图所示:
然后配置项目属性页/配置属性/链接器/输入/附加依赖性,填入libmyadd2.lib mclmcrrt.lib mclmcr.lib ,如下图所示:
在这一步俺可吃了大苦头了,有篇文档只说添加前两项,俺就照做了,结果导致运行失败,找了好长时间也没发现错误,两天的功夫都在找,结果就是因为少填了这一项,还有其他的一些包含lib,比如libmex.lib libmx.lib ,这里没填,好像是VC6上要配的。
配置到此结束
2.2 编写主程序,调试运行
这段代码是从别处拷来的,是一段完整代码,将它粘到matlabDLL2.cpp 主CPP文件中,调试通过:
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#incl? "stdafx.h"
#incl? <iostream>
#incl? "mclmcr.h"
#incl? "mclcppclass.h"
#incl? "libmyadd2.h"
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
std::cout << "Hello world!" << std::endl;
/* Initialize the MCR */
/* if( !mclInitializeApplication(NULL,0) )
{
std::cout << "Could not initialize the application!" << std::endl;
return -1;
} */
// initialize lib
if( !libmyadd2Initialize())
{
std::cout << "Could not initialize libmyadd2!" << std::endl;
return -1;
}
try
{
// declare and initialize a
mwArray a(2, 2, mxDO LE_CLASS);
do le *aData;
aData = new do le[4];
int i;
for( i=0; i<4; ++i)
{
aData = 1.0*i;
}
// print output
std::cout << "a = " << std::endl;
std::cout << aData[0] << ",\t" << aData[1] << std::endl;
std::cout << aData[2] << ",\t" << aData[3] << std::endl;
a.SetData(aData, 4);
// declare and initialize b
mwArray b(2, 2, mxDO LE_CLASS);
b(1,1) = 11.;
b(1,2) = 12.;
b(2,1) = 21.;
b(2,2) = 22.;
mwArray y(2, 2, mxDO LE_CLASS);
mwArray z(2, 2, mxDO LE_CLASS);
// call the function
myadd2(2, y, z, a, b);
// copy data from mwArray to C++ objects
// allocate outputs
do le *yData, *zData;
yData = new do le[4];
if( yData == NULL )
{
std::cout << "Failed to allocate memory for yData!" << std::endl;
return -1;
}
zData = new do le[4];
if( zData == NULL )
{
std::cout << "Failed to allocate memory for zData!" << std::endl;
return -1;
}
// copy data from mwArray to C++
y.GetData(yData, 4);
z.GetData(zData, 4);
// print output
std::cout << "y = " << std::endl;
std::cout << yData[0] << ",\t" << yData[1] << std::endl;
std::cout << yData[2] << ",\t" << yData[3] << std::endl;
std::cout << "z = " << std::endl;
std::cout << zData[0] << ",\t" << zData[1] << std::endl;
std::cout << zData[2] << ",\t" << zData[3] << std::endl;
// deallocate memory
delete [] aData;
delete [] zData;
delete [] yData;
}
catch( const mwException& e)
{
std::cerr << e.what() << std::endl;
}
// terminate the lib
libmyadd2Terminate();
// terminate MCR
mclTerminateApplication();
return 0;
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
运行结果如下图:
问题
我将代码的标红部分注释掉了,否则会出现错误:
1>c:\users\administrator\documents\vis l st io 2008\projects\matlabdll2\matlabdll2\matlabdll2.cpp(14) : error C3861: “mclInitializeApplication_proxy”: 找不到标识符
我不知道为什么,大家在调试的过程如果解决了这个问题,麻烦告诉一声
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