C语言环境中调用Matlab程序指南

C语言环境中调用Matlab程序指南

甄梓宁

znzhen@

Matlab在计算方面功能强大、编写简单，但是要运行Matlab程序必须装有Matlab并且用户界面也不够完善，因此除了计算的其他部分采用C等更规范完备的语言进行编写是较好的选择。本文就对如何在C程序中调用Matlab程序作说明。

在C程序中调用Matlab程序有两大类方法。第一种是调用Matlab引擎，第二种是将m文件打包成dll文件在C语言环境下调用。前者虽然易于实现，可以实时监控程序的运行，但是独立性差，需要安装完整版Matlab，且每次调用都会启动MATLAB.exe进程；后者则实现复杂，调试麻烦，但只需安装MCR（Matlab Component Runtime），耗费资源较少。关于MCR，请见第四章的说明。至于两种方法需要在C环境中如何配置请见第五章。

而反过来若要在Matlab下调用C程序则一般使用Matlab自带的mex工具，在此不作介绍。

一、调用Matlab引擎

调用Matlab引擎可以在WIN32、MFC中使用，它的原理实际上相当于打开一个精简版的Matlab然后往里面输命令。下面是调用Matlab中的加法程序add.m的例子。

先在Matlab的work目录下创建add.m文件并编写程序如下：

function s = add (a, b)

s = a+b;

在C程序中，首先打开精简版的Matlab：（所需头文件，引用库等见第五章）

Engine *ep = engOpen (NULL);

编译运行后，会自动打开一个命令行监控窗口，输入pwd就可以看到当前的工作目录，于是需要先将工作目录转换至存放add.m的目录：

engEvalString (ep, ”cd ..\\..\\work”);

engEvalString是往Matlab里输命令的函数，显然我们的目标是成功运行：

engEvalString (ep, ”s=add(a,b)”);

当然，目前Matlab中并没有a和b两个变量，因此需要在C中初始化这两个变量并转换成Matlab基本变量类型mxArray，才能将它们输入到Matlab中。关于mxArray，在第三章会有详细说明。下面是对a=1，b=2的转换过程：

double aval=1, bval=2;

mxArray *a=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);

mxArray *b=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);

mxSetPr(a,&aval);

mxSetPr(b,&bval);

于是可以往Matlab里输入了：（双引号内是在Matlab里的变量名称）

engPutVariable(ep,"a",a);

engPutVariable(ep,"b",b);

运行add.m：

engEvalString (ep, ”s=add(a,b)”);

编译运行后可以在监控窗口中查看s，确认是3无误。接下来就是怎样把s从Matlab读入C中的问题了，也很方便：

mxArray *s=engGetVariable(ep,"s");

显示一下：

printf("s=%f",*mxGetPr(s));

最后不要忘记关闭Matlab：

engClose(ep);

用到的几个mxArray也需要释放，在此不述，具体请见第三章。

到此，调用Matlab引擎的全过程就结束了。不管m文件的函数形式有多复杂，都万变不离其宗，改变的只有变量与mxArray相互转换那一部分，具体请见第三章。

另外，Matlab还提供了将监控窗口中的显示存入某buffer的函数。可以如下设置：

char buffer[1000];

engOutputBuffer(ep,buffer,1000);

这样，所有显示都会存入buffer中，这对调试很有帮助。如果想取消这个功能，则：engOutputBuffer(ep,NULL,0);

最后还可以将监控窗口关闭或重新打开：

engSetVisible(ep,false);

engSetVisible(ep,true);

以上便是调用Matlab引擎的全部内容。这种方法步骤简单，调试也方便，所以在一般场合下使用已经足够好了。

二、打包m文件至dll

打包m文件至dll相对于调用Matlab引擎，唯一也是最重要的一点好处是便于发布。

在一台没有安装Matlab的电脑中，利用最少的资源运行Matlab程序只有这种方法。

该方法根据dll的不同又可分为两类：一是打包成COM或.NET组件的dll，二是传统的dll。前者除了在WIN32、MFC中还可在.NET中运行。本文仅介绍较为简单的打包成传统dll的方法。

下面这个例子将自己编写的加法程序add.m及乘法程序multi.m打包至calc.dll并在C 程序中调用。add.m如第一章所示，multi.m如下所示。

function s = multi( a, b )

s = a*b;

第一步，设置Matlab中使用的C语言编译器：

mbuild –setup

弹出如下提示：

Please choose your compiler for building standalone MATLAB applications:

Would you like mbuild to locate installed compilers [y]/n?

选y的话会列出Matlab默认的几个编译器及其默认路径。如果没有完全符合的话则重来选n，就会出现更多的选择：

Select a compiler:

[1] Borland C++Builder version 6.0

[2] Borland C++Builder version 5.0

[3] Borland C/C++ (free command line tools) version 5.5

[4] Lcc C version 2.4.1

[5] Microsoft Visual C/C++ version 8.0

[6] Microsoft Visual C/C++ version 7.1

[7] Microsoft Visual C/C++ version 6.0

[0] None

Compiler:

根据个人喜好输入相应编译器序号后，就会要求确认路径。若没有，则显示如下：

The default location for xxxxxxx compilers is C:\xxxxxxx, but that directory does not exist on this machine.

Use C:\xxxxxxx anyway [y]/n?

选n输入其应该在的路径即可。