matlab教程详解 11.docx
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matlab教程详解 11.docx
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matlab教程详解11
第十二章应用程序接口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("Creatingfile%s...\n\n",file);
pmat=matOpen(file,"w");
if(pmat==NULL)
{
printf("Errorcreatingfile%s\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("Errorclosingfile%s\n",file);
return
(1);
}
//
pmat=matOpen(file,"r");
if(pmat==NULL)
{
printf("Errorreopeningfile%s\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:
thelanguageof
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