Matlab混合编程7

1、第7章 matlab外部接口概述 matlab语言 no.1matlab基础篇、混合编程篇参考书基础篇、混合编程篇参考书: 朱衡君朱衡君 matlab 语言及实践教程（第语言及实践教程（第2版）版） 北京交通大学出版社北京交通大学出版社 其它其它matlab混合编程参考书混合编程参考书: 杨高波杨高波 精通精通matlab7混合编程混合编程 电子工业出版社电子工业出版社 刘维刘维 精通精通matlab与与c+混合程序设计混合程序设计 北航出版社北航出版社 何强何强 matlab扩展编程扩展编程 清华大学出版社清华大学出版社 第7章 matlab外部接口概述 matlab混合编程混合编程篇篇 第

2、第7章章 matlab外部接口概述外部接口概述第第8章章 创建创建c语言语言mex文件文件 第7章 matlab外部接口概述 第7章 matlab外部接口概述 7.1 外部接口应用的类型外部接口应用的类型7.2 mxarray数据结构数据结构7.3 mx函数应用函数应用7.4 matlab的环境配置的环境配置第7章 matlab外部接口概述 7.1 外部接口应用的类型外部接口应用的类型 matlab同其它软件开发工具或者语言交互的能力是非常强大的。 1) 特别是matlab在windows平台上支持microsoft提出的com标准； 2) 同时支持java语言； 3) 因此，matlab几乎

3、可以同windows平台上任何一种软件或者开发语言进行交互。 不过，使用不同的工具解决不同的问题，往往一类问题又有很多种解决方法，但不是每一种都适合或者最佳。 例如：在解决利用c语言调用matlab算法的问题上，可以分别通过计算引擎和matlab函数库的方法解决，但是不同的方法各有优点和缺点，需要针对用户的需要来选择。 第7章 matlab外部接口概述 表表7-1 matlab与其它开发工具语言交互的能力与其它开发工具语言交互的能力 问 题 解决方法 需要工具 在matlab中调用c或者fortran语言代码 mex 文件 matlab 计算引擎 matlab 在 c 语言中调用 matlab

4、 算法 matlab 函数库 matlab、matlab compiler 在 fortran 语言中调用 matlab 算法 计算引擎 matlab com 应用 matlab matlab com 客户端/服务器开发 visual basic/excel 程序中调用 matlab matlab 组件打包 matlab、 matlab compiler、matlab com builder、 matlab excel builder 在c语言/fortran语言中读写mat 数据文件 mat 应用 matlab m 语言中调用 java 类 java 语言 matlab 加载动态链接库函数

5、直接加载 matlab 第7章 matlab外部接口概述 1. 1. 使用使用mexmex文件调用已有的文件调用已有的c c代码或者代码或者fortranfortran代码代码创建mex文件是外部接口应用的重点，也是所讲述内容的重点。mex从字面上是matlab executable 两个单词的缩写。 1）mex文件类似于m文件，是一种能够在matlab环境中可以被 matlab的解释器解释并执行的函数文件； 2）mex文件可以直接使用c语言或者fortran语言来编写，在相应的c语言或者fortran语言代码中，就可以调用已有的大量c语言或者fortran语言算法。 3）在matlab中调用

6、mex文件时，就好像调用matlab的内建函数或者m文件函数一样，语法结构和输入、输出参数都符合matlab的标准。利用mex文件可以完成： 第7章 matlab外部接口概述 利用mex文件可以完成如下： * 在matlab中使用已有的c语言或者fortran语言代码，避免重复劳动。* 解决m语言运行速度的瓶颈。* 隐藏算法的细节。* 通过c语言对计算机硬件设备进行操作，扩展matlab的能力。 第7章 matlab外部接口概述 2. 2. 通过通过matlabmatlab计算引擎在计算引擎在c c代码或者代码或者fortranfortran代码中调用代码中调用matlabmatlabmatl

7、ab计算引擎应用程序是那些通过特殊的通信方式与matlab进程相互交互的c语言或者fortran语言应用程序。 1）计算引擎在不同的平台上使用不同的通信方法。 例如在unix平台上使用管道(pipes)，而在windows平台上使用com接口-iengine。2）matlab计算引擎从应用上与mex文件正好相对，它提供在c/fortran语言应用程序中调用matlab，将matlab作为后台计算处理平台的能力。第7章 matlab外部接口概述 利用matlab计算引擎可以完成： 1） 利用c语言或者fortran语言开发前台应用程序，调用matlab丰富的算法库，充分利用不同开发工具的优势和长

8、处。 2）在unix平台中，用户不仅可以在本地计算机上调用matlab计算引擎服务，而且可以通过网络调用其它计算机平台上的matlab计算引擎服务，充分利用网络上的计算资源。3）matlab的计算引擎应用简单、灵活。但是惟一的缺点：就是c语言或者fortran语言开发的应用程序无法脱离ma tlab环境，所以使得应用计算引擎必须安装一套matlab。 第7章 matlab外部接口概述 3. c3. c语言或者语言或者fortranfortran语言应用程序读写语言应用程序读写matmat数据文件数据文件mat数据文件是matlab独有的一种数据文件格式，这种数据文件是一种二进制文件，能够跨平台

9、使用。mat数据文件的后缀名称是.mat。一般地，mat数据文件都是在matlab环境中进行读写的，不过可以利用matlab提供的函数库完成： c语言或者fortran语言读写mat数据文件的程序开发，这样就能够充分利用mat数据文件跨平台应用的优势了。 第7章 matlab外部接口概述 4. 4. 在在m m语言中调用语言中调用javajava类类 matlab的java接口包括： 1）调用java api类(class)和包(package)，完成java核心功能。 2） 调用第三方定义的java类(class)。 3）在matlab 环境下创建java对象。 4）使用java语法或mat

10、lab语法使用java对象的方法。 5） 在java对象和matlab之间交互数据。 第7章 matlab外部接口概述 5. 5. 在在matlabmatlab中加载动态链接库中加载动态链接库windows平台下的动态链接库包含了一组函数，这些函数可以被不同的应用程序来调用，这些文件就是共享库在windo ws平台下的实现，这些文件的扩展名为.dll。 在应用程序运行的时候，动态库被自动加载到内存中，利用库函数完成计算或者某些操作。 matlab提供了相应的接口函数，可以将通用的动态链接库加载到matlab环境中，这样在m语言程序中就可以直接调用动态链接库包含的函数了。 第7章 matlab外

11、部接口概述 注意：注意：在matlab中加载动态链接库是matlab 6.5.1版新增加的功能， matlab早期的版本还不具备这些能力。如果需要在matlab 6.5版本中实现加载动态链接库的功能，则需要在mathworks公司的网站上下载一个补丁文件，该文件的超链接如下：ftp:/ /s33513/genericdll_1p1.exe 将该文件下载并安装后，就可以在matlab 6.5中实现该功能了。 第7章 matlab外部接口概述 6. matlab6. matlab的的comcom应用应用windows 平台上的matlab可以完成com客户端或者服务器应用程序的开发，尽管matla

12、b的com应用也是外部接口的内容，但是由于com应用相对难度较大，涉及的软件工具种类多，所以关于com应用的内容在matlab应用程序集成与发布一书中详细讲述。 同样有关动态数据交换(dde)的内容也在matlab应用程序集成与发布一书中详细讲述。 在上述各种外部接口应用中，最重要也是最常用的就是mex文件，所以在本课程中，将重点讲解mex文件的混合编程方法。 第7章 matlab外部接口概述 7.2 mxarray 数数 据据 结结 构构 1 1）matlab 是以矩阵为基本单位的。 2 2）与c语言不同，在c语言中，只有基本的双精度、整数、字符类型的变量定义，与matlab中的相应类型变量

13、定义是不一样。 3 3）为了能够在c语言中表示matlab的数据，matlab提供了一个特殊的c语言结构mxarray。 4）这结构就是用来在c语言中表示matlab数据的，在matlab的c语言外部接口编程中将大量使用该结构。第7章 matlab外部接口概述 7.2 mxarray 数数 据据 结结 构构 7.2.1 mxarray7.2.1 mxarray的定义的定义mxarray本身是一个c语言的结构（实现在c语言中表示matlab的数据），该结构的定义在matrix.h文件中，它的定义如下：struct mxarray_tag void *reserved; int reserved1

14、2; void *reserved2; int number_of_dims;第7章 matlab外部接口概述 unsigned int reserved3;struct unsigned int scalar_flag : 1; unsigned int flag1 : 1; unsigned int flag2 : 1; unsigned int flag3 : 1; unsigned int flag4 : 1; unsigned int flag5 : 1; unsigned int flag6 : 1; unsigned int flag7 : 1; unsigned int pri

15、vate_data_flag : 1; unsigned int flag8 : 1; 第7章 matlab外部接口概述 unsigned int flag9 : 1; unsigned int flag10 : 1; unsigned int flag11 : 4; unsigned int flag12 : 8; unsigned int flag13 : 8; flags; unsigned int reserved42; union struct void *pdata; void *pimag_data; void *reserved5; 第7章 matlab外部接口概述 int r

16、eserved63; number_array; data; 第7章 matlab外部接口概述 mxarray结构由很多个字段组成，这些字段完成了记录matlab数据的工作。一般地，mxarray在记录一个数据时，需要保存下列信息： 数据类型。 数组维数。 与数组相关的数据(尺寸和数据)。 如果是数值对象，则保存数据对象是实数还是虚数。 如果是稀疏矩阵，则保存矩阵中非零元素的个数和索引。 如果是结构和对象，则保存字段的数量和相应的名称。 第7章 matlab外部接口概述 图7-1 mxarray保存双精度矩阵 第7章 matlab外部接口概述 从图7-1可以看出，mxarray将matlab数

17、据的信息分别保存在不同的字段里； 例如m和n分别表示二维矩阵的行数和列数；对于多维数组，m是矩阵的行数，而n是数组中每一个矩阵的列数、页面数和其它数据的乘积。维数保存着数据对象实际的维数。 而size字段存储着每个维存储数据元素的个数。 pr为实部数据的指针，pi是虚部数据的指针，如果没有虚部数据，则pi为null。 但是，在mxarray数据结构的定义中是不能直接找到这些字段的对应关系的，如果需要操作该数据对象，则需要使用专门的函数。 第7章 matlab外部接口概述 一般的情况下，直接操作mxarray对象比较困难，而且在使用mxarray数据对象时，都必须使用mxarray数据类型的指针

18、来完成工作。 为了便于创建和访问mxarray数据对象，matlab提供了相应的函数，这些函数就是matlab提供的mx函数，该函数具有c语言的形式和fortran语言的形式，利用这些函数不需要直接对mxarray结构对象的字段进行赋值或者读取了。 关于c语言的mx函数创建数据对象的方法将在下一小节进行介绍，而详细的c语言和fortran语言mx函数的解释请参阅matlab的帮助文档。 第7章 matlab外部接口概述 在进行外部接口编程时，获取数据类型信息是经常需要的一种操作。在mxarray结构中同样也保存着这样的信息，这类信息是通过mxclassid的枚举类型变量来保存的，该枚举类型定义

19、如下： typedef enum mxunknown_class = 0,mxcell_class,mxstruct_class,mxlogical_class,mxchar_class,mxsparse_class,/* obsolete! do not use */ 第7章 matlab外部接口概述 mxdouble_class,mxsingle_class,mxint8_class,mxuint8_class,mxint16_class,mxuint16_class,mxint32_class,mxuint32_class,mxint64_class,/* place holder -

20、future enhancements */ 第7章 matlab外部接口概述 mxuint64_class,/* place holder - future enhancements */mxfunction_class,mxopaque_class,mxobject_class mxclassid; 第7章 matlab外部接口概述 在mex文件中进行数据类型判断时，将返回mxclassid类型的变量。 此外，针对复数和实数也定义了一个枚举类型，该枚举类型的变量将在c语言应用程序中加以定义。它的定义如下：typedef enum mxreal, mxcomplex mxcomplexity

21、; 第7章 matlab外部接口概述 在c语言中创建mxarray数值类型对象需要指定数据是复数类型还是实数类型。为了能够保存字符串类型的变量，在matrix.h文件中还专门定义了相应的数据类型mxchar。mxchar 是 mxarray存储字符类型数据时使用的变量类型，该数据类型使用了16位的无符号整数，定义如下：typedef uint16_t mxchar;这里unit16_t是matlab自定义的数据类型符号，相当于c语言中unsigned int的定义。 第7章 matlab外部接口概述 为了便于用户学习外部接口编程，matlab也提供了相应的示例。 在windows平台下，这些示

22、例都保存在matlabroot extern examples目录中，在mex子目录下都是相应的mex函数文件例子， 其中有一个实例文件名为explore.dll，它是一个c语言的mex函数文件，功能是显示matlab数据对象的维数、尺寸和类型信息，将该文件拷贝到当前的工作路径下，然后在matlab中运行下面的指令： 第7章 matlab外部接口概述 x = 3; explore(x)-name: prhs0dimensions: 1x1class name: double-(1,1) = 3 第7章 matlab外部接口概述 在自己的matlab中运行下面的指令： explore (1 2

23、3 4 5) explore 1 2 3 4 5 explore (1 2 3 4 5) explore (int8(1 2 3 4 5) explore 1 2 3 4 5 explore (sparse(eye(5) explore (struct(name,joe jones,ext, 7332) explore (1, 2, 3, 4, 5)可查看matlab相应的输出。 第7章 matlab外部接口概述 7.2.2 7.2.2 外部接口函数外部接口函数前一小节曾经提及为了完成创建、访问mxarray数据对象的操作，matlab提供了相应的函数，这些函数是mx函数。 mx函数是matl

24、ab外部接口函数的一种，针对不同外部接口应用，matlab提供了不同类型的函数，其中mx是这些函数共有的前缀。 在表7-2中对c语言和fortran语言外部接口应用程序中常用的函数进行了分类总结。 第7章 matlab外部接口概述 表表7-2 matlab外部接口函数类型外部接口函数类型 函数类型 说 明 mat 函数 在 c 语言或者 fortran 语言应用程序中完成 mat 文件读写的函数，此类函数具有 mat 前缀 引擎函数 在c语言或者fortran语言应用程序中完成引擎操作的函数， 此类函数具有eng前缀 mex函数 在 c 语言或者 fortran 语言 mex 函数源文件中完成

25、系统操作的函数，此类函数具有 mex前缀 mx函数 在各种c语言或者fortran语言外部接口函数中用来操作 mxarray 数据对象的函数，此类函数具有 mx前缀 第7章 matlab外部接口概述 7.3 mx 函函 数数 应应 用用 7.3.1 7.3.1 数值矩阵数值矩阵matlab中基本的数据类型有两种，一种是双精度数据，另外一种是字符串，其中双精度数据可以是标量、向量或者矩阵，也可以是多维的数组。 matlab都将其看作矩阵或者数组，又由于这些数组或者矩阵的元素都是数字，因此又将其称之为数值矩阵或者数值数组。本小节将介绍外部接口编程中通过mx函数创建使用数值矩阵的方法。 第7章 ma

26、tlab外部接口概述 1. 1. 标量标量所谓标量，就是具有一个元素的矩阵，也就是11的矩阵。利用mx函数创建标量的方法非常简单，只需要用函数mxcreatedoublescalar就可以了，该函数的c语言定义如下：mxarray *mxcreatedoublescalar(double value);函数的输入参数是双精度类型的数据，可以是常量或者变量，而输出参数是mxarray数据结构的对象。使用该函数的方法参见下面的代码片段： 第7章 matlab外部接口概述 double realdata = 1.0;mxarray *data;/* 创建mxarray数据对象- 双精度标量 */da

27、ta = mxcreatedoublescalar(realdata); 见data.c第7章 matlab外部接口概述 2. 2. 向量和矩阵向量和矩阵由于在c语言中向量和矩阵都可以看作为二维数组，不过向量是1n或者n1的二维数组(矩阵)，所以在c语言中创建向量和矩阵都是使用同一个函数。创建双精度类型矩阵可以使用mxcreatedoublematrix函数，该函数的定义如下：mxarray *mxcreatedoublematrix(int m, int n, mxcomplexity complexflag); 第7章 matlab外部接口概述 该函数的输入参数是： 矩阵的行数m和列数n；

28、 以及数据是复数或者实数的标志。 该函数若成功执行，则返回变量为mxarray数据结构的对象指针。若不能成功执行，则在独立可执行应用程序中返回null，在mex函数中返回matlab命令行窗口。 通过该函数创建的双精度类型矩阵还没有实际的元素，而矩阵具体的元素的创建还需要通过另外的操作才能完成。创建双精度类型矩阵的完整过程参阅下面的代码片段： 第7章 matlab外部接口概述 double realdata=1,2,3,4,imagdata=1,2,3,4; double *pr, *pi; mxarray *data; /int flag;/ /* 创建mxarray数据对象- 22复数矩阵

29、 */ data = mxcreatedoublematrix(2,2,mxcomplex); /*获取双精度类型矩阵的实部和虚部数据指针*/ pr = mxgetpr(data); pi = mxgetpi(data); /*复制数据完成赋值*/ memcpy(pr,realdata,4*sizeof(double); memcpy(pi,imagdata,4*sizeof(double); 见data1.c第7章 matlab外部接口概述 在上面的代码片段中完成了双精度类型矩阵的创建， 其中使用mxgetpr函数和mxgetpi函数获取了矩阵实部和虚部的指针， 然后通过memcpy函数通过

30、复制内存数据的方法完成整个矩阵数据的赋值。上述mxarray数据类型对象创建的过程完整地说明了在c语言中创建matlab数据对象的完整过程： 首先使用mx函数创建指针完成mxarray数据类型指针的内存分配； 然后通过mxgetpr和mxgetpi函数获取mxarray数据类型的实部数据指针和虚部数据指针； 最后是用内存复制的方法完成数据的赋值。 而操作mxarray类型数据指针的过程是通过mxgetpr和mxgetpi函数获取mxarray数据对象的指针，然后通过内存复制的方法将具体的数据赋值给相应的c语言双精度类型变量。 第7章 matlab外部接口概述 3. 3. 任意数值数组任意数值数

31、组众所周知，除了双精度类型，matlab还支持整数类型、单精度类型等其它数值类型，也可以创建三维甚至更多维的数组。在外部接口应用中，通过不同函数可以完成同样的操作。如果需要创建任意类型数据的矩阵可以使用mxcreatenume ricmatrix函数，该函数的定义如下：mxarray *mxcreatenumericmatrix(int m, int n, mxclassid class, mxcomplexity complexflag);该函数的输入参数是： 矩阵的行数m和列数n、矩阵的数据类型class以及实数或者复数的标志。第7章 matlab外部接口概述 下面的代码片段说明了创建32

32、位整数类型复数矩阵的方法： /* 实部数据和虚部数据 */ long realdata = 1,2;long imagdata = 1,2;/* 实部虚部数据的指针 */long *pr,*pi; mxarray *data; /* 创建mxarray数据对象- 双精度标量 */ data = mxcreatenumericmatrix(1,2,mxint32_class,mxcomplex); /* 获取实部数据和虚部数据的指针 */ 第7章 matlab外部接口概述 pr = mxgetpr(data);pi = mxgetpi(data);/* 通过内存复制的方法完成赋值 */memcp

33、y(pr,realdata,2*sizeof(long);memcpy(pi,imagdata,2*sizeof(long); 见data2.c第7章 matlab外部接口概述 上述代码片段创建的数据为ans = 1.0000 + 1.0000i 2.0000 + 2.0000i其数据类型为name size bytes class ans 1x2 16 int32 array (complex)grand total is 2 elements using 16 bytes 第7章 matlab外部接口概述 如果需要创建任意类型数据的多维数组可以使用mxcreatenumericarray函

34、数，该函数的定义如下：mxarray *mxcreatenumericarray(int ndim, const int *dims, mxclassid class, mxcomplexity complexflag);该函数的输入参数分别为： 数组的维数ndim、每一维的尺寸*dims、数组的数据类型class以及实数或者复数的标志。 其中每一维的尺寸需要保存在一个数组中ndims，返回的参数为mxarray数据类型的指针。 第7章 matlab外部接口概述 使用mxcreatenumericarray函数创建多维数组的过程参见下面的代码片段： /* 数组的实际数据 */ double r

35、ealdata = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11; /* 多维数组的每一维尺寸 */int ndims = 2,2,3;double *pr; mxarray *data; /* 创建mxarray数据对象- 双精度三维数组 */ data = mxcreatenumericarray(3,ndims,mxdouble_class,mxreal); /* 获取数组的实部数据指针 */ 第7章 matlab外部接口概述 pr = mxgetpr(data); /* 通过内存赋值的方法完成数据的赋值 */ memcpy(pr,realdata,12*sizeof(double

36、);上述代码片段创建的多维数组是ans(:,:,1) = 0 2 1 3ans(:,:,2) = 4 6 5 7ans(:,:,3) = 8 10 9 11 见data3.c第7章 matlab外部接口概述 这里主要需要说明： c语言中数组的序列是以行元素优先的，而matlab的数组是以列元素优先的，所以在上述代码创建的数组中，realdata数组数据出现在matlab的顺序为列元素排列。 另外，c语言数组的起始元素序号为0，而matlab数组元素起始序号为1。在创建多维数据的时候需要注意，当数组数据的个数不满足实际多维数组的个数时，不足的数据将自动使用数据0来初始化。 第7章 matlab外

37、部接口概述 7.3.2 7.3.2 字符串字符串matlab另外一种的基本数据类型就是字符串类型。同c语言不同的是，matlab中只有字符串一种数据类型来表示文本信息，而c语言中有字符类型和字符串类型两种不同的数据表示文本信息。在外部接口应用程序中创建mxarray数据类型对象表示字符串数据可以通过不同的函数来完成，其中，将c语言的字符串转变为matlab字符串最简单的函数是mxcreatestring函数，它的定义如下：mxarray *mxcreatestring(const char *str); 第7章 matlab外部接口概述 1 ) 该函数的输入参数是字符串的内容，输入参数是c语言

38、的字符串常量，而输出参数就是mxarray数据类型的对象，该对象就是matlab的字符串。 使用mxcreatestring函数创建字符串的方法参见下面的代码片段： mxarray *data; /* 创建mxarray数据对象- 字符串 */ data = mxcreatestring(isnt matlab great?); 见data4.c第7章 matlab外部接口概述 2)matlab 还提供其他函数创建字符数组（向量、矩阵或多维数组） mxarray *mxcreatechararray(int ndim,const int *dims); 函数输入参数: 数组维数ndim， 每一

39、维的尺寸*dims ； 数组数据通过mx内存复制。unsigned short data=65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76; int ndims=2,2,3; unsigned short *pr ; 第7章 matlab外部接口概述 /* 创建mxarray 数据对象-字符类型多维数组*/ data=mxcreatechararray（3，ndims）；/*获取数据指针*/ pr=mxgetpr（data）；/*通过内存赋值的方法完成数据赋值*/ mempcy（pr，data，12*sizeof（short）；结果：ans(:,:,1)acbdans(:

40、,:,2)egfhans(:,:,3)ikjl 见data5.c第7章 matlab外部接口概述 注意：在matlab中每个字符数组元素占用两个字节的内存空间，所以在c语言代码中，使用unsigned short类型的数据为字符数组进行赋值。数组元素的顺序是以列元素优先的。3 ) 如 果 创 建 字 符 串 矩 阵 ， 还 可 以 使 用 函 数mxcreatechar matrixformstring，该函数可以用来创建二维的字符串矩阵，它的定义如下：mxarray *mxcreatecharmatrixfromstrings(int m, const char *str);第7章 matl

41、ab外部接口概述 该函数的输入参数: 字符串矩阵的行数以及矩阵中的内容，该函数能够自动判断输入的字符串内容的长度，并且使用所有字符串中最长的长度来分配matlab字符串占用的内存。 该函数创建字符串矩阵的方法参考下面的代码片段： /*字符串矩阵的内容*/ char *string = matlab,外部接口,编程; mxarray *data; /* 创建mxarray数据对象- 字符串矩阵 */ data = mxcreatecharmatrixfromstrings(3,string); 第7章 matlab外部接口概述 上述代码片段创建的字符串矩阵为 ans =matlab外部接口 编程

42、 whos name size bytes class ans 3x6 36 char array见data6.c 第7章 matlab外部接口概述 7.3.3 7.3.3 逻辑数组逻辑数组逻辑数组在matlab中是一类特殊的数据类型，一般进行任何关系运算得到的结果就是逻辑类型的数据。 在其它的高级语言中，一般将这种数据称之为布尔类型变量，这种变量只有两种可能的取值。 在matlab中，用1代表逻辑真，用0表示逻辑假。逻辑数组每一个元素占用一个字节的内存。外部接口应用程序同样提供了不同的函数来创建逻辑数组。和创建数值矩阵类似，逻辑数组也分为创建标量、矩阵和多维数组的函数。 第7章 matlab

43、外部接口概述 ）创建逻辑类型的标量需要使用的函数定义如下：mxarray *mxcreatelogicalscalar(mxlogical value);该函数输入参数的类型为mxlogical；这种数据类型就是c语言中表示布尔类型的数据类型，一般为bool。函数的输出参数是mxarray数据类型的对象，表示逻辑量。 ） 如 果 创 建 逻 辑 类 型 的 矩 阵 ， 则 需 要 使 用 函 数mxcreatelogicalmatrix，该函数的定义如下：mxarray *mxcreatelogicalmatrix(int m, int n); 第7章 matlab外部接口概述 该函数的输入参

44、数是逻辑矩阵的行数m和列数n，函数的输出参数是mxarray数据类型的对象，它表示逻辑量矩阵。如果创建逻辑类型的多维数组，则可以使用函数mxcreatelogicalarray，该函数的定义如下：mxarray *mxcreatelogicalarray(int ndim, const int *dims);该函数的输入参数：数组的维数ndim；每一维的尺寸*dims函数的输出参数：mxarray数据类型的对象，它表示逻辑数组。 第7章 matlab外部接口概述 下面的代码片段说明了使用mxcreatelogicalarray函数创建逻辑数组的过程： /*逻辑数组的数据*/ bool data

45、 = 0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1; /*数组的尺寸*/int ndims = 3,4; /*数据的指针*/mxlogical *pr; mxarray *data; /* 创建mxarray数据对象- 逻辑类型数组 */ data = mxcreatelogicalarray(2,ndims); 第7章 matlab外部接口概述 /*获取数据的指针*/ pr = mxgetlogicals(data); /* 通过内存赋值的方法完成数据的赋值 */ memcpy(pr,data,12*sizeof(mxlogical);）在创建逻辑数组时，不能使用mxgetpr函数来获取数

46、据的指针，而是使用mxgetlogicals函数获取逻辑数组数据的指针，该函数的定义如下：mxlogical *mxgetlogicals(const mxarray *array_ptr); 函数的输入参数是表示逻辑数组的mxarray数据类型对象，返回的输出参数是mxlogical类型的数据指针，为mxarray数据类型对象中所包含的数据首地址。 第7章 matlab外部接口概述 上述代码片段得到的逻辑类型矩阵如下：ans = 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 whos name size bytes class ans 3x4 12 logical arraygrand t

47、otal is 12 elements using 12 bytes 见data7.c 第7章 matlab外部接口概述 在matlab中存在大量的以is为前缀的函数，这些函数主要是完成逻辑判断操作的函数，函数返回的变量类型也是逻辑类型数组。 在外部接口编程中同样也存在相应的函数可以完成逻辑判断操作。 这些函数就是以mxis为前缀的mx函数，这些函数多数是用来完成数据类型的判断，但是返回的变量不是逻辑类型的mxarray数据对象，而是bool类型的数据，也就是mxlogical类型的数据。 第7章 matlab外部接口概述 7.3.4 7.3.4 元胞数组元胞数组元胞数组是matlab特有的一

48、种数据类型，用户可以将元胞数组看作成为广义矩阵。组成元胞数组的元素可以是各种类型的matlab数据，既可以是标量、向量，也可以是矩阵甚至是多维数组。在外部接口应用程序中，通过mx函数创建元胞数组的过程比创建普通的数据要略微繁琐：第7章 matlab外部接口概述 首先，创建元胞数组的各个元胞数据；然后，创建元胞类型的数据对象指针；最后，将元胞数据赋值给元胞数组的各个元素。创建其它类型数据的函数在其它小节都已经介绍了，而创建元胞数组的函数有两个，分别用来创建元胞类型的矩阵和元胞类型的数组。 第7章 matlab外部接口概述 ）创建元胞类型矩阵函数定义如下：mxarray *mxcreatecell

49、matrix(int m, int n);该函数的输入参数：矩阵的行数m和列数n；返回的输出参数：元胞矩阵的mxarray数据类型对象指针。第7章 matlab外部接口概述 ）创建元胞类型数组函数定义如下：mxarray *mxcreatechararray(int ndim, const int *dims);该函数的输入参数：数组的维数ndim；每一维的尺寸*dims。返回的输出参数：元胞数组的mxarray数据类型对象指针。 第7章 matlab外部接口概述 3）创建了元胞数组的mxarray数据类型对象指针后，需要使用mxsetcell函数将已经创建好的元胞数据赋值给具体的元胞数组。

50、mxsetcell函数的定义如下：void mxsetcell(mxarray *array_ptr, int index, mxarray *value);该函数没有返回的输出参数。 输入参数：分别为元胞数组的mxarray数据类型对象指针array_ptr；元胞元素的索引index；元胞数据的mxarray数据类型对象指针value。第7章 matlab外部接口概述 下面的代码片段说明了创建元胞数组的过程： /* 元胞数组的指针 */ mxarray *data; /*实际数据的指针 */ mxarray *string; mxarray *multi; mxarray *scalar;

51、int ndims = 2,2,2; double realdata = 1,2,3,4,5,6,7,8; double *pr; 第7章 matlab外部接口概述 /*创建字符串类型变量*/ string = mxcreatestring(isnt matlab great?);/*创建多维数值数组*/ multi = mxcreatenumericarray(3,ndims,mxdouble_class,mxreal); pr = mxgetpr(multi); memcpy(pr,realdata,8*sizeof(double); /*创建标量*/scalar = mxcreatedo

52、ublescalar(10); /*创建元胞数组*/data = mxcreatecellmatrix(1,3);/*使用mxsetcell函数设置元胞的数据*/ mxsetcell(data,0,string);mxsetcell(data,1,multi);mxsetcell(data,2,scalar); 第7章 matlab外部接口概述 上述代码片段创建的元胞数组为 见data8.c ans = isnt matlab great? 2x2x2 double 10 whos name size bytes class ans 1x3 290 cell arraygrand total

53、is 31 elements using 290 bytes 需要注意： 在c语言中数组的起始元素序号为0，所以，使用mxsetcell函数设置元胞数组数据的时候，第一个元胞数据应该用数字0作为序号。 第7章 matlab外部接口概述 7.3.5 7.3.5 结构数组结构数组结构类型的数据和元胞类型的数据非常类似，在matlab中还有专门的函数完成两者之间的转换。 结构类型的数据是由若干记录组成的； 每一个记录保存在结构的字段中； 结构保存的数据可以是任意类型的matlab数据。第7章 matlab外部接口概述 在外部接口应用程序中，创建结构数组的过程和创建元胞数组的过程也非常类似，基本过程如

54、下：首先，准备不同字段的数据。其次，创建结构类型的数据对象指针。最后，使用mx函数完成结构数据的赋值。 第7章 matlab外部接口概述 1） 创建结构类型矩阵 函数定义如下：mxarray *mxcreatestructmatrix(int m, int n, int nfields, const char *field_names);结构矩阵的函数输入参数比较多： 矩阵的行数m和列数n，字段的个数nfields，字段名称的字符串数组field_names。 结构矩阵函数的输出参数：mxarray数据类型的数据对象指针表示一个结构矩阵。 第7章 matlab外部接口概述 2）创建结构类型数组

55、 函数定义如下：mxarray *mxcreatestructarray(int ndim, const int *dims, int nfields,const char *field_names);创建结构数组函数的输入参数： 分别为数组的维数ndim，数组每一维的尺寸*dims，字段的个数nfileds，字段名称的字符串数组field_names。 函数的输出参数： mxarray数据类型的数据对象指针，表示一个结构类型的数组。 第7章 matlab外部接口概述 /* 结构类型数据的指针 */ mxarray *data;/* 结构中实际数据对象 */ mxarray *string;

56、mxarray *scalar; int field_num = 0;/* 字段名称 */ char fields =string,scalar;/*创建结构的数据 */ string = mxcreatestring(isnt matlab great?); scalar = mxcreatedoublescalar(10); 第7章 matlab外部接口概述 /* 创建结构矩阵 */data = mxcreatestructmatrix(1,1,2,fields); /*设置结构的字段数据 */field_num = mxgetfieldnumber(data, fields0); /*返

57、回域名的索引值，即结构体的字段序号*/mxsetfieldbynumber(data,0, field_num, string);/*设置结构的字段数据 */field_num = mxgetfieldnumber(data, fields1);mxsetfieldbynumber(data,0, field_num, scalar); 第7章 matlab外部接口概述 上述代码创建的结构矩阵如下： 见data9.c ans = string: isnt matlab great? scalar: 10 在上面的代码片段中注： 首先，使用mxgetfieldnumber函数获取字段序号， 然后

58、，利用mxsetfiledbynumber函数设置不同字段数据。 mxsetfield(data, 0, fields0,string); /*设置字段的数值*/ mxsetfield(data, 0, fields1,scalar); /*设置字段的数值*/ 第7章 matlab外部接口概述 注意（续）： 函数的第二个参数是整个结构数组的元素序号，所以在上面的代码片段中，这个参数都被设置成为0，表示结构数组的第一个元素。 第7章 matlab外部接口概述 7.3.6 7.3.6 稀疏矩阵稀疏矩阵稀疏矩阵是一类特殊的数值矩阵，这些矩阵中多数数据都是0，只有一小部分的元素为非零数据。 在一般情况

59、下，矩阵中的零元素没有什么特殊意义，但是，如果编程中使用矩阵的完整表示，则这些零元素将会占用很多内存空间，所以，在数据结构上提出了保存稀疏矩阵的算法，做到既能够有效地完成稀疏矩阵的存储和运算，又能够达到节约内存空间的目的。 第7章 matlab外部接口概述 在matlab中保存稀疏矩阵是通过以下三个数组来完成的：1） 第一个数组保存所有的非零元素，一般该数组为双精度类型，数组的长度为nzmax。2）第二个数组为整数类型数组，保存每个非零元素的行序号索引。3）第三个数组是长度为n+1的整数类型数组，其中n为矩阵的列数。该数组保存非零元素的列索引信息。该数组最后一个元素是稀疏矩阵的非零元素个数。有

60、关稀疏矩阵的存储算法可以参阅有关的数据结构数据或者matlab的帮助文档。 第7章 matlab外部接口概述 1） 在外部接口程序中，可以使用不同的函数创建不同数据类型的稀疏矩阵，其中最常用的就是创建双精度类型的稀疏矩阵，其函数为mxcreatesparse定义如下：mxarray *mxcreatesparse(int m, int n, int nzmax，mxcomplexity complexflag);该函数的输入参数分别为： 矩阵的行数m和列数n，矩阵中非零元素的个数nzmax，以及矩阵数据的复数或者实数标志。 函数的输出参数：稀疏矩阵的mxarray数据类型指针。 第7章 mat