matlab如何连接c语言

MATLAB如何连接C语言

MATLAB连接C语言的主要方法包括：使用MEX文件、调用共享库、使用MATLAB External Interfaces API。在这三种方法中，MEX文件是最常用且最有效的方式。MEX文件是一种直接将C/C++代码嵌入MATLAB环境的方法，它允许用户在MATLAB中调用C/C++函数，从而实现高效的数值计算和数据处理。

一、MEX文件

1.1、什么是MEX文件

MEX文件（MATLAB Executable）是一种MATLAB可执行文件，它将C/C++或Fortran代码编译成一个可供MATLAB调用的二进制文件。MEX文件的扩展名通常为.mexw64（Windows）、.mexmaci64（macOS）或.mexglx（Linux）。

1.2、编写MEX文件

编写MEX文件的第一步是创建一个C或C++源文件。以下是一个简单的C语言MEX文件示例：

#include "mex.h"
/* The computational routine */
void arraySum(double *x, double *y, mwSize n, double *result) {
    mwSize i;
    for (i=0; i<n; i++) {
        result[i] = x[i] + y[i];
    }
}
/* The gateway function */
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]) {
    double *x, *y, *result;
    mwSize n;
    /* Check for proper number of arguments */
    if(nrhs != 2) {
        mexErrMsgIdAndTxt("MyToolbox:arraySum:nrhs", "Two inputs required.");
    }
    if(nlhs != 1) {
        mexErrMsgIdAndTxt("MyToolbox:arraySum:nlhs", "One output required.");
    }
    /* Make sure input arguments are of type double */
    if( !mxIsDouble(prhs[0]) || mxIsComplex(prhs[0]) ) {
        mexErrMsgIdAndTxt("MyToolbox:arraySum:notDouble", "Input x must be type double.");
    }
    if( !mxIsDouble(prhs[1]) || mxIsComplex(prhs[1]) ) {
        mexErrMsgIdAndTxt("MyToolbox:arraySum:notDouble", "Input y must be type double.");
    }
    /* Get the value of the inputs */
    x = mxGetPr(prhs[0]);
    y = mxGetPr(prhs[1]);
    n = mxGetN(prhs[0]);
    /* Create the output matrix */
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, (mwSize)n, mxREAL);
    /* Get a pointer to the real data in the output matrix */
    result = mxGetPr(plhs[0]);
    /* Call the computational routine */
    arraySum(x, y, n, result);
}

1.3、编译MEX文件

编译MEX文件需要使用MATLAB的mex命令。在MATLAB命令窗口中输入以下命令来编译上述C代码：

mex arraySum.c

成功编译后，会生成一个MEX文件，可以在MATLAB中调用：

x = [1, 2, 3, 4];
y = [5, 6, 7, 8];
result = arraySum(x, y);
disp(result);

二、调用共享库

2.1、共享库概述

共享库（Shared Library）是指动态链接库（DLL，在Windows中）或共享对象（SO，在Linux中），它们包含可以被多个程序使用的代码和数据。MATLAB提供了一种机制，可以直接调用这些共享库中的函数。

2.2、创建共享库

假设我们已经有了一个C代码文件mylib.c，内容如下：

#include <stdio.h>
__declspec(dllexport) void helloWorld() {
    printf("Hello, World!n");
}

在Windows上，可以使用以下命令编译生成一个DLL文件：

gcc -shared -o mylib.dll mylib.c

2.3、在MATLAB中调用共享库

在MATLAB中，可以使用loadlibrary和calllib函数加载并调用共享库中的函数：

if not(libisloaded('mylib'))
    loadlibrary('mylib.dll', 'mylib.h');
end
calllib('mylib', 'helloWorld');

三、MATLAB External Interfaces API

3.1、API概述

MATLAB External Interfaces API提供了一套丰富的接口，使用户能够在C/C++代码中调用MATLAB引擎、MAT文件和数据类型等功能。

3.2、MATLAB引擎

MATLAB引擎API允许用户从外部程序启动和控制MATLAB会话。以下是一个C语言示例，展示如何启动MATLAB引擎并执行一些MATLAB命令：

#include "engine.h"
#include <stdlib.h>
int main() {
    Engine *ep;
    ep = engOpen(NULL);
    if (ep == NULL) {
        fprintf(stderr, "nCan't start MATLAB enginen");
        return 1;
    }
    engEvalString(ep, "disp('Hello, MATLAB from C!');");
    engClose(ep);
    return 0;
}

编译和运行上述代码即可启动MATLAB引擎，并在MATLAB命令窗口中显示消息。

3.3、MAT文件API

MAT文件API允许用户在C/C++程序中读写MATLAB的MAT文件。以下是一个C语言示例，展示如何创建和写入一个MAT文件：

#include "mat.h"
#include <stdlib.h>
int main() {
    MATFile *pmat;
    mxArray *pa;
    double data[] = {1, 2, 3, 4};
    pmat = matOpen("myfile.mat", "w");
    if (pmat == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error creating MAT-filen");
        return 1;
    }
    pa = mxCreateDoubleMatrix(1, 4, mxREAL);
    memcpy((void *)(mxGetPr(pa)), (void *)data, sizeof(data));
    matPutVariable(pmat, "mydata", pa);
    mxDestroyArray(pa);
    matClose(pmat);
    return 0;
}

四、总结

MATLAB与C语言的连接方式多种多样，MEX文件是最常用的方法，它可以直接将C/C++代码集成到MATLAB中，实现高效的数值计算。共享库提供了一种灵活的方式，可以调用外部预编译的函数。MATLAB External Interfaces API则提供了更高级的功能，如启动MATLAB引擎和读写MAT文件。无论选择哪种方法，都需要根据具体的应用场景和需求进行选择。

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