C++ 与 MATLAB 混合编程总结(14)
1. 前言
因为毕业设计的需求,研究了一下,C++如何与MATLAB一起混合编程,中间走了一些弯路,这里总结一下。
我用的主要是C++如何调用MATLAB,而没有涉及MATLAB如何调用C++。
注意:根据摸索的经验,比较兼容的组合是:「Microsoft Visual Stuido Enterprise 2015 + Matlab R2015b win 32位」。其它版本的组合可能会出现这问题,那问题,你也可以自己摸索一下。用32位MATLAB的原因:VS的工程一般都是32位调试,而32位MATLAB封装成的「dll」文件是32位的,放到VS里边,都是32位,正好运行。而64位MATLAB封装的「dll」文件是64位,如果VS工程是32位,则会提示出错。
Microsoft Visual Stuido Enterprise 2015
>> Microsoft Visual Stuido Enterprise 2015
>> 密钥
Matlab R2015b win 32位
>> R2015b_win32.iso
>> crack.7z
>> MATLAB_R2015b安装+破解教程.pdf
C++调用MATLAB,主要有两种方式:(1)调用MATLAB生成的「dll」文件,对MATLAB没有那么强的依赖,可以脱离MATLAB独立运行。(2)C++调用MATLAB引擎,这个必须要有MATLAB。本质是通过C++把MATLAB命令字符串送到MATLAB的「command windows」里边,然后MATLAB运行该命令。
“方式(1)”的使用场景举例:MATLAB里边有很多封装好的函数,可能有些自己用C++不会写,这时候可以把这些函数封装成「dll」文件,放到C++里边调用。
“方式(2)”的使用场景举例:C++跑出了数据,直接调用MATLAB绘图,查看图形结果,不用把数据再导到MATLAB中画图。
2. 学会使用“方式(1)”,参考以下资料即可:
资料1:https://www.cnblogs.com/yangang92/p/5312991.html
资料2:https://www.cnblogs.com/AlgrithmsRookie/p/7049467.html
资料3:https://blog.csdn.net/hong__fang/article/details/43307701
资料4:https://blog.csdn.net/cuiguanjun/article/details/52828192
资料5:http://blog.sina.com.cn/s/blog_b3facf740101e3c7.html
因为这个方法涉及到「dll」文件,不方便在这里放例子。看完上述资料,手动操作一下,应该懂得差不多了。应该懂得如何封装成"dll“文件,并知道如何在C++里边写接口函数,调用「dll」文件了。
3. 学会使用“方式(2)”,参考以下资料即可:
资料1:http://dev.yesky.com/300/2343300.shtml
资料2:https://www.cnblogs.com/Vonng/p/4232586.html
3.1 以下是一些我做毕业设计用到的代码,可以参考一下:
3.1.1 参考代码1:
C++读取MATLAB的.m文件,并发送到MATLAB运行。
代码用到的头文件自己记得添加,包括「string、vector」等,这里只是主体代码。别忘了最主要的「engine.h」,参看3.1.2。
//C++读取MATLAB的.m文件,并发送到MATLAB运行
//打开MATLAB引擎
Engine *matlabEngine; //定义MATLAB引擎指针
if (!(matlabEngine = engOpen(NULL))) //测试是否启动Matlab引擎成功
{
cout << "Can't start Matlab engine!" << endl;
exit(1);
}
//读取文件中有效命令到"matlabCode",并发送到MATLAB
ifstream fin;
fin.open("voronoiData.m", ios_base::in);
string matlabCode;
string buf;
string zhuShi = "%"; //** 用于查找是否有注释
string::size_type index;
while (getline(fin, buf))
{
if (buf.empty()) //跳过文件中的空行
{
fin.clear();
buf.erase(); //遇到空行,输入流被阻断,需要重置,以便后续读取
}
else //判断某行是否有注释,如果有,去掉注释内容
{
index = buf.find(zhuShi); //查找该行是否有注释,依据MATLAB注释关键字"%"定位
if (index == string::npos)
{
buf += ";";
matlabCode += buf;
buf.erase();
}
else
{
string temp(buf, 0, index); //去掉注释内容
buf.erase();
temp += ";";
matlabCode += temp;
}
}
}
engEvalString(matlabEngine, matlabCode.c_str()); //命令发送到MATLAB
fin.close(); //关闭文件
3.1.2 参考代码2:
用C++编写代码实现MATLAB的「plot、bar」函数。
Plot.h
#pragma once
#include<vector>
#include"engine.h"
#include"CSBS.h"
#include<string>
using std::string;
using std::vector;
/*-----------------------------------------MATLAB Plot函数-----------------------------------------*/
void Plot(vector<double>& x_vec, vector<double>& y_vec, string plotCommand, Engine* matlabEngine);
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*----------------------------------------------画资源分配圈-----------------------------------------*/
void CircleCenterPoint(double x, double y, Engine* matlabEngine);
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-----------------------------------------画出组内CSBS的R_sa圈------------------------------------*/
void CircleCSBS(vector<CSBS>& GroupCSBS_vec, double R_sa, Engine* matlabEngine);
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-------------------------------------------关闭一个图形--------------------------------------------*/
void closeOnefigure(Engine* matlabEngine);
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-------------------------------------------关闭所有图形--------------------------------------------*/
void closeAllfigure(Engine* matlabEngine);
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-----------------------------------------MATLAB bar函数-----------------------------------------*/
void Bar(vector<vector<double> >& my_vec2, vector<vector<double> >& compared_vec2, Engine* matlabEngine);
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
Plot.cpp
#include"Plot.h"
#include"GlobalVariable.h"
using std::string;
/*-----------------------------------------MATLAB Plot函数-----------------------------------------*/
void Plot(vector<double>& x_vec, vector<double>& y_vec, string plotCommand, Engine* matlabEngine)
{
//计算矩阵的列数
int rowNum = x_vec.size();
//计算当前编译环境一个double型数据占用几个字节
double temp = 100;
int byte = sizeof(temp);
//定义mxArray数组、赋值、写入MATLAB工作空间
mxArray *X = mxCreateDoubleMatrix(1, rowNum, mxREAL);
mxArray *Y = mxCreateDoubleMatrix(1, rowNum, mxREAL);
memcpy((void *)mxGetPr(X), (void*)(&x_vec.at(0)), rowNum * byte);
memcpy((void *)mxGetPr(Y), (void*)(&y_vec.at(0)), rowNum * byte);
engPutVariable(matlabEngine, "X", X);
engPutVariable(matlabEngine, "Y", Y);
//向MATLAB引擎发送绘图命令
engEvalString(matlabEngine, plotCommand.c_str());
//销毁mxArray数组
mxDestroyArray(X);
mxDestroyArray(Y);
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*----------------------------------------------画资源分配圈-----------------------------------------*/
void CircleCenterPoint(double x, double y, Engine* matlabEngine)
{
//计算当前编译环境一个double型数据占用几个字节
double temp = 100;
int byte = sizeof(temp);
//定义mxArray数组、赋值、写入MATLAB工作空间
mxArray *X = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
mxArray *Y = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
memcpy((void *)mxGetPr(X), (void*)&x, 1 * byte);
memcpy((void *)mxGetPr(Y), (void*)&y, 1 * byte);
engPutVariable(matlabEngine, "X", X);
engPutVariable(matlabEngine, "Y", Y);
//资源分配圈画图坐标
vector<double> circleX_vec;
vector<double>circleY_vec;
for (double theta = 0.0; theta <= 2 * PI; theta = theta + PI / 1000.0)
{
double x = RS_RADIO*cos(theta);
double y = RS_RADIO*sin(theta);
circleX_vec.push_back(x);
circleY_vec.push_back(y);
}
int rowNum = circleX_vec.size();
//定义mxArray数组、赋值、写入MATLAB工作空间
mxArray *circleX = mxCreateDoubleMatrix(1, rowNum, mxREAL);
mxArray *circleY = mxCreateDoubleMatrix(1, rowNum, mxREAL);
memcpy((void *)mxGetPr(circleX), (void*)(&circleX_vec.at(0)), rowNum * byte);
memcpy((void *)mxGetPr(circleY), (void*)(&circleY_vec.at(0)), rowNum * byte);
engPutVariable(matlabEngine, "circleX", circleX);
engPutVariable(matlabEngine, "circleY", circleY);
//向MATLAB引擎发送绘图命令
engEvalString(matlabEngine, "plot(X,Y,'k^')");
engEvalString(matlabEngine, "plot(circleX,circleY,'k')");
//销毁mxArray数组
mxDestroyArray(X);
mxDestroyArray(Y);
mxDestroyArray(circleX);
mxDestroyArray(circleY);
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-----------------------------------------画出组内CSBS的R_sa圈------------------------------------*/
void CircleCSBS(vector<CSBS>& GroupCSBS_vec, double R_sa, Engine* matlabEngine)
{
//计算当前编译环境一个double型数据占用几个字节
double temp = 100;
int byte = sizeof(temp);
for (auto iCSBS = GroupCSBS_vec.begin(); iCSBS != GroupCSBS_vec.end(); iCSBS++)
{
//R_sa圈画图坐标
double x = iCSBS->GetPosition().GetX();
double y = iCSBS->GetPosition().GetY();
vector<double> circleX_vec;
vector<double>circleY_vec;
for (double theta = 0.0; theta <= 2 * PI; theta = theta + PI / 1000.0)
{
double x1 = x + R_sa * cos(theta);
double y1 =y + R_sa * sin(theta);
circleX_vec.push_back(x1);
circleY_vec.push_back(y1);
}
int rowNum = circleX_vec.size();
//定义mxArray数组、赋值、写入MATLAB工作空间
mxArray *circleX = mxCreateDoubleMatrix(1, rowNum, mxREAL);
mxArray *circleY = mxCreateDoubleMatrix(1, rowNum, mxREAL);
memcpy((void *)mxGetPr(circleX), (void*)(&circleX_vec.at(0)), rowNum * byte);
memcpy((void *)mxGetPr(circleY), (void*)(&circleY_vec.at(0)), rowNum * byte);
engPutVariable(matlabEngine, "circleX", circleX);
engPutVariable(matlabEngine, "circleY", circleY);
//向MATLAB引擎发送绘图命令
engEvalString(matlabEngine, "plot(circleX,circleY,'r-')");
//销毁mxArray数组
mxDestroyArray(circleX);
mxDestroyArray(circleY);
}
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-------------------------------------------关闭一个图形--------------------------------------------*/
void closeOnefigure(Engine* matlabEngine)
{
engEvalString(matlabEngine, "close");
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-------------------------------------------关闭所有图形--------------------------------------------*/
void closeAllfigure(Engine* matlabEngine)
{
engEvalString(matlabEngine, "close all");
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*-----------------------------------------MATLAB bar函数-----------------------------------------*/
void Bar(vector<vector<double> >& my_vec2, vector<vector<double> >& compared_vec2, Engine* matlabEngine)
{
int lineNum = my_vec2.size();
int rowNum = my_vec2[0].size();
//计算当前编译环境一个double型数据占用几个字节
double temp = 100;
int byte = sizeof(temp);
//定义mxArray数组、赋值、
mxArray *X = mxCreateDoubleMatrix(lineNum, rowNum, mxREAL);
mxArray *Y = mxCreateDoubleMatrix(lineNum, rowNum, mxREAL);
//赋值;mxArray数据赋值顺序是一列一列来,而不是一行一行来
auto ptrX = mxGetPr(X); //获取指向X实部的指针(指向实部第一个元素)
auto ptrY = mxGetPr(Y); //获取指向Y实部的指针(指向实部第一个元素)
for (int j = 0; j < rowNum; j++)
{
for (int i = 0; i < lineNum; i++)
{
*ptrX = my_vec2[i][j];
*ptrY = compared_vec2[i][j];
ptrX++;
ptrY++;
}
}
//写入MATLAB工作空间
engPutVariable(matlabEngine, "X", X);
engPutVariable(matlabEngine, "Y", Y);
//向MATLAB引擎发送绘图命令
string plotCommand = "figure;y_label={'0%','10%','20%','30%','40%','50%','60%','70%','80%','90%','100%'};subplot(1,2,1);bar(X,'stack');title('my');set(gca, 'YTickLabel',y_label);subplot(1,2,2);bar(Y,'stack');title('compared');set(gca, 'YTickLabel',y_label);colormap(bone);legend('资源分配前的子信道','算法分配的子信道','资源分配后仍需要的子信道');";
engEvalString(matlabEngine, plotCommand.c_str());
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
其中,「string plotCommand」就是MATLAB的绘图命令,比如如下调用「Plot」的方法:
Plot(X, SD_ReuseRB, "figure(3);hold on;box on;grid on;xlabel('number of CSBS');ylabel('SD');plot(X,Y,'r-o');", matlabEngine);
未完 ......
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