MATLAB與VC混合編程指導書

在調用 Matlab 引擎之前，首先應在相關文件中加入一行： #include "enging.h" ，該文件包含了引擎 API 函數的說明和所需數據結構的定義。可以在 VC 中調用的引擎函數分別如下：

1、引擎的打開和關閉

engOpen －打開 Matlab engine

函數聲明：

Engine *engOpen(const char *startcmd);

參數 startcmd 是用來啟動 Matlab 引擎的字符串參數，在 Windows 操作系統中只能為 NULL 。

函數返回值是一個 Engine 類型的指針，它是在 engine.h 中定義的 engine 數據結構。

EngClose －關閉 Matlab 引擎

函數聲明：

int engClose(Engine *ep);

參數 ep 代表要被關閉的引擎指針。

函數返回值為 0 表示關閉成功，返回 1 表示發生錯誤。

例如，通常用來打開 / 關閉 Matlab 引擎的代碼如下：

Engine *ep; // 定義 Matlab 引擎指針。

if (!(ep=engOpen(NULL))) // 測試是否啟動 Matlab 引擎成功。

{

MessageBox("Can't start Matlab engine!" );

exit(1);

}

. …………

engClose(ep); // 關閉 Matlab 引擎。

2、 向 Matlab 發送命令字符串

engEvalString －發送命令讓 Matlab 執行。

函數聲明：

int engEvalString(Engine *ep, Const char *string);

參數 ep 為函數 engOpen 返回的引擎指針，字符串 string 為要 matlab 執行的命令。

函數返回值為 0 表示成功執行，返回 1 說明執行失敗(如命令不能被 Matlab 正確解釋或 Matlab 引擎已經關閉了)。

3、 獲取 Matlab 命令窗口的輸出

要在 VC 中獲得函數 engEvalString 發送的命令字符串被 Matlab 執行後在 matlab 窗口中的輸出，可以調用 engOUtputBuffer 函數。

函數聲明：

int engOutputBuffer(Engine *ep, char *p, int n);

參數 ep 為 Matlab 引擎指針， p 為用來保存輸出結構的緩衝區， n 為最大保存的字符個數，通常就是緩衝區 p 的大小。該函數執行後，接下來的 engEvalString 函數所引起的命令行輸出結果會在緩衝區 p 中保存。如果要停止保存，只需調用代碼：engOutputBuffer(ep, NULL, 0) 。

4、讀寫 Matlab 數據

從 Matlab 引擎工作空間中獲取變量。

mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name);

參數 ep 為打開的 Matlab 引擎指針， name 為以字符串形式指定的數組名。

函數返回值是指向name 數組的指針，類型為mxArray* ( mxArray 數據類型在本文後面詳細簡介)。

向 Matlab 引擎工作空間寫入變量。

int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *mp);

參數 ep 為打開的 Matlab 引擎指針， mp 為指向被寫入變量的指針， name 為變量寫入後在 Matlab 引擎工作空間中的變量名。

函數返回值為 0 表示寫入變量成功，返回值為 1 表示發生錯誤。

5、 調用引擎時顯示 / 隱藏 Matlab 主窗口

默認情況下，以engine 方式調用 Matlab 的時候，會打開 Matlab 主窗口，可在其中隨意操作。但有時也會干擾應用程序的運行，可用以下設置是否顯示該窗口。

int engSetVisible(Engine *ep, bool value);

參數 ep 為打開的 Matlab 引擎指針， value 為是否顯示的標誌，取值 true (或 1 )表示顯示 Matlab 窗口，取值 false (或 0 )表示隱藏 Matlab 窗口。

函數返回值為 0 表示設置成功，為 1 表示有錯誤發生。

要獲得當前 Matlab 窗口的顯示 / 隱藏情況，可以調用函數：

int engGetVisible(Engine *ep, bool *value);

參數 ep 為打開的 Matlab 引擎指針， Value 為用來保存顯示 / 隱藏情況的變量(採用指針方式傳遞)。

函數返回值為 0 表示獲取成功，為 1 表示有錯誤發生。

、數據類型 mxArray 的操作

在上面的 Matlab 引擎函數中，所有與變量有關的數據類型都是 mxArray 類型。數據結構 mxArray 以及大量的 mx 開頭的函數，廣泛用於 Matlab 引擎程序和 Matlab C 數學庫中。 mxArray 是一種很複雜的數據結構，與 Matlab 中的 array 相對應，我們只需熟悉 Matlab 的 array 類型和幾個常用的 mxArray 函數即可。

在 VC 中，所有和 Matlab 的數據交互都是通過 mxArray 來實現的，在使用 mxArray 類型的程序中，應包含頭文件 matrix.h ，不過在引擎程序中，一般會包含頭文件 engine.h ，該文件裡面已經包含了 matrix.h ，因此無需重複包含。

6.1 創建和清除 mxArray 型數據

Matlab 有很多種變量類型，對應於每種類型，基本上都有一個函數用於創建，但它們都有相同的數據結構，就是 mxArray 。

數組的建立採用mxCreatexxx 形式的函數，例如新建一個double 類型數組，可用函數mxCreateDoubleMatrix ，函數形式如下：

mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag);

參數 m 和 n 為矩陣的函數和列數。 ComplexFlag 為常數，用來區分矩陣中元素是實數還是複數，取值分別為 mxREAL 和 mxCOMPLEX 。

例如，創建一個 3 行 5 列的二維實數數組，可用如下語句：

mxArray *T = mxCreateDoubleMatrix(3, 5, mxREAL);

對應的，要刪除一個數組mxDestroyArray ，該函數聲明如下：

void mxDestroyArray(mxArray *array_ptr);

參數 array_ptr 為要刪除的數組指針。

例如，要刪除上面創建的數組 T ，可用如下語句：

mxDestroyArray(T);

類似的創建函數還有：

mxArray *mxCreateString(const char *str);

創建一個字符串類型並初始化為 str 字符串。

一般的在 VC 與 Matlab 交互中，以上兩種類型就夠了，其它類型數組的創建這裡不再介紹。

6.2 管理 mxArray 數據類型

6.2.1管理 mxArray 數據大小

要獲得 mxArray 數組每一維上元素的個數，可以用 mxGetM 和 mxGetN 函數。其中 mxGetM 用來獲得數組第一維的元素個數，對於矩陣來說就是行數。

int mxGetM(const mxArray *array_ptr); // 返回 array_ptr 對應數組第一維的元素個數(行數)

int mxGetN(const mxArray *array_ptr); // 返回 array_ptr 對應數組其它維的元素個數，對於矩陣來說是列數。對於多維數組來說是從第 2 維到最後一維的各維元素個數的乘積。

要獲得某一特定維的元素個數，則要用函數：

const int *mxGetDimensions(const mxArray *array_ptr);

該函數返回array_ptr 各維的元素個數保存在一個int 數組中返回。對於常用的矩陣來說，用 mxGetM 和 mxGetN 兩個函數就可以了。

另外還可以通過mxGetNumberOfDimensions 來獲得數組的總的維數，用 mxSetM 、 mxSetN 設置矩陣的行數和列數，函數說明如下：

int mxGetNumberOfDimensions(const mxArray *array_ptr); // 返回數組的維數

void mxSetM(mxArray *array_ptr, int m); // 設置數組為 m 行

void mxSetN(mxArray *array_ptr, int n); // 設置數組為 n 列

6.2.2 判斷 mxArray 數組類型

在對 mxArray 類型的變量進行操作之前，可以驗證以下其中的數組的數據類型，比如是否為double 數組、整數、字符串、邏輯值等，以及是否為某種結構、類、或者是特殊類型，比如是否為空數組，是否為 inf 、 NaN 等。常見的判斷函數有：

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);

…… ……

這些函數比較簡單，意義自明，不再解釋。

6.2.3 管理 mxArray 數組的數據

對於常用的 double 類型的數組，可以用mxGetPr 和 mxGetPi 兩個函數分別獲得其實部和虛部的數據指針，這兩個函數的聲明如下：

double *mxGetPr(const mxArray *array_ptr); // 返回數組 array_ptr 的實部指針

double *mxGetPi(const mxArray *array_ptr); // 返回數組 array_ptr 的虛部指針

這樣，就可以通過獲得的指針對 mxArray 類型的數組中的數據進行讀寫操作。例如可以用函數 engGetVariable 從 Matlab 工作空間讀入 mxArray 類型的數組，然後用 mxGetPr 和 mxGetPi 獲得數據指針，對並其中的數據進行處理，最後調用 engPutVariable 函數將修改後的數組重新寫入到 Matlab 工作空間。

小結

本文詳細的介紹了 Matlab 引擎使用方法並演示了一個簡單的利用 VC 調用 Matlab 畫圖的程序實例。大多數時候，程序員可以利用 Matlab 強大的數據讀寫、顯示能力和 VC 編程的高效率。例如，在 Matlab 中要讀入一幅任意格式的圖像均只需一條命令i=imread('test.jp'); 圖像數據矩陣便存放在了二維數組 i 中，可以通過 VC 讀入該數組進行相關處理再調用 Matlab 顯示，這種混合編程方式能大大提高工作效率。

當然，利用 VC 編譯的 Matlab 引擎程序，運行環境中還必須 Matlab 的支持，如果要編譯完全脫離 Matlab 的程序，可採用其它方式，如利用第三方 Matcom 程序編譯獨立的可執行程序等。