本章教程共分为7篇进行阐述：
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（1）
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（2）
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（3）
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（4）
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（5）
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（6）
MATLAB编程与应用系列-第16章 外部接口技术（7）

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本系列教程目前基于MATLABR2006a，可能对于更高级版本的功能和函数有差异，教程中如有问题，请联系：156204968@qq.com

16.5 Visual C++与MATLAB接口

MATLAB开发环境提供了丰富的应用程序接口(API)库函数实现C，C++与MATLAB的混合编程，通过mex, mbuild, mcc编译命令可以实现把M文件编译成Visual C++环境下直接调用的C/C++文件，或者把C文件编译成在MATLAB开发环境中直接调用的可执行文件。在Visual C++中实现和MATLAB开发环境的接口主要有以下几种方法：

• 在Visual C++中使用MATLAB引擎，调用应用程序接口(API)中的Engine函数库，调用MATLAB函数，但是该方法在编译成功后，会自动启动MATLAB开发环境，在16.4节MATLAB引擎技术一节中有详细介绍；

• 在Visual C++中直接调用MATLAB语言C, C++数学函数库(Math Library)，通过mex和mbuild命令配置MATLAB语言C/C++开发环境，实现Visual C++和MATLAB的接口，编译形成独立与MATLAB环境的可执行.exe文件；

• 使用C/C++语言编写MEX文件，在MATLAB中通过MEX命令编译成MATLAB可以直接运行的文件，以实现Visual C++与MATLAB的接口，在16.2节MEX文件介绍中，已经作了详细的探讨。

• 使用MathTools公司开发的MATCOM可视化界面，将MATLAB文件编译成Visual C++可以直接执行的C++文件，生成的C++文件可以同时兼顾MATLAB开发环境强大的数学运算功能和C++语言运行速度快两方面的优点。使用Visual MATCOM Add-in插件，在Visual C++环境中直接编译运行M文件。

• 使用COM（(Component Object Model)组件可以实现MATLAB与Visual C++的接口。 通过MATLAB COM Builder可以把MATLAB开发的M文件，MEX文件等做成组件，使之成为独立的COM对象，可以被其他支持COM语言的开发环境所使用，如Visual C++，Visual Basic，JAVA，Microsoft EXCEL等。

本节主要介绍通过配置Visual C++编译环境，编译运行MEX文件，MAT文件，调用MATLAB C++数学函数库，在Visual C++中使用MATLAB引擎，基于MATCOM实现Visual C++通MATLAB的接口，利用MATLAB COM Builder可视化界面实现Visual C++和MATLAB的接口。主要内容包括：

• Visual C++中使用MATLAB引擎

• Visual C++中使用MATLAB语言数学函数库

• Visual C++中创建MAT文件

• 基于MATCOM实现Visual C++与MATLAB接口

• 使用COM组件实现Visual C++和MATLAB接口

16.5.1 Visual C++中使用MATLAB引擎

在16.4节MATLAB引擎技术一节中，详细介绍了在Visual C++环境下调用MATLAB引擎的环境配置和实例演示，利用MATLAB应用程序接口(API)函数库的Engine函数库可以直接调用MATLAB开发环境函数，一方面可以保持C++代码的运行效率，同时可以使用MATLAB丰富的数学函数库函数，各种工程领域工具箱函数等。但是使用MATLAB引擎技术，生成的应用程序无法独立与MATLAB平台运行，通过这种方式进行MATLAB函数调用，必须要求系统安装MATLAB安装程序，这给应用程序的移植和推广带来难度。以下介绍的一些Visual C++与MATLAB接口技术，可以实现将MATLAB函数编译成.exe文件，动态链接库文件DLL文件或者编译成COM组件，可以独立与MATLAB开发平台运行。

16.5.2 Visual C++中使用MATLAB语言C，C++数学函数库

MATLAB开发环境的C，C++数学函数库以mwArray结构体为数据核心，使用mcc命令将M文件转换成的C/C++文件可以直接在Viusal C++开发环境中使用，但是编译后的C，C++文件一般程序冗长，代码可读性较差。在熟练掌握C, C++数学函数库的基础上，读者可以使用mwArray结构体自行编写基于应用程序接口(API)函数库C, C++数学库的C/C++文件，可以极大优化程序代码，减少程序代码存储空间，提高程序代码的执行效率和执行速度。在下文的讲述中，将通过一个简单实例来演示如何利用mcc命令创建独立与MATLAB平台运行的exe文件。

首先使用MATLAB的M语言建立用户所需要的特定功能M 文件，在这里，为了简单而言，建立一个实现魔方阵功能的M文件magicCreat.m。

function y = magicCreat(n)
y = magic(n)

然后从%matlabroot%\ extern\examples\compiler (%matlabroot%为读者计算机系统中MATLAB的安装路径，本文中为C:\Program Files\MATLAB\R2006a\extern\examples\compiler)路径下拷贝main_for_lib.c和main_for_lib.h.到当前的工作路径下，以便mcc编译命令调用。然后创建调用magicCreat.m文件的C语言程序如下：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "libPkg.h" //编译建立的库头文件
main( int argc, char **argv )
{
    mxArray *N;        /* 输入变量矩阵指针 */
    mxArray *R = NULL; /* 结果矩阵指针 */
    int  n; //默认的M文件输入变量数值
    /* 获取命令行参数，如果命令行输入小于2，则输入参数默认为5 */
    if (argc >= 2) {
        n = atoi(argv[1]);
    } else {
        n = 5;
    }
    //初始化MCR和libPkg函数库
    mclInitializeApplication(NULL,0);
    libPkgInitialize(); 
    /* 得到输入参量的数值 */
    N = mxCreateDoubleScalar(n); 
    /*调用magicCreat.m编译后的文件mlfMagicCreat*/
    mlfMagicCreat(1, &R, N);  
    /* 释放内存空间*/
    mxDestroyArray(N);
    mxDestroyArray(R);
    //结束libPkg库和MCR
    libPkgTerminate(); 
    mclTerminateApplication();
}

其中libPkg.h为mcc命令编译后的库文件，该文件结构清晰，首先程序代码包含相关必要的头文件和libPkg.h文件，主程序入口，变量的定义，然后初始化MCR和libPkg函数库，调用magicCreat.m编译后的文件mlfMagicCreat，调用结果用矩阵R存储，最后释放内存空间，并结束libPkg库和MCR。在程序结束之前及时地释放内存空间是一个很好的编程习惯。将该程序存储为magicCreatCFile.c，接下来使用mcc命令编译该文件，在MATLAB命令行窗口中输入：

mcc -W lib:libPkg -T link:exe magicCreat  magicCreatCFile.c main_for_lib.c

经过mcc命令编译后，可以发现在当前路径下，出现一个magicCreat.exe文件，为一个可执行程序文件，在MATLAB命令行窗口输入：

>> !magicCreat
Extracting CTF archive. This may take a few seconds, depending on the 
 size of your application. Please wait... 
...CTF archive extraction complete.
y = 
 
    17    24     1     8    15 
    23     5     7    14    16 
     4     6    13    20    22 
    10    12    19    21     3 
    11    18    25     2     9

程序正常运行，由于命令行输入变量个数小于2，因此M文件输入参数默认值为5，程序产生一个5阶的魔方阵，如果需要输入第2个输入参数，则可以按照以下方式在MATLAB命令行窗口中输入：

>> !magicCreat 3        %创建一个3阶的魔方阵
 
y = 
 
     8     1     6 
     3     5     7 
     4     9     2

16.5.3 Visual C++中创建MAT文件

在16.3节MAT数据文件一节中，介绍了MAT数据文件的基本概念，如何编写MEX文件写入和读出MAT数据文件。在Visual C++开发环境中，同样可以利用API函数库的MAT函数库，写入和读出MAT数据文件。通过这种数据文件的读写，可以有效地实现Visual C++环境同MATLAB开发环境的数据通信接口。

以下matCreatCDemo.c文件为在Visual C++环境下实现MAT数据文件的读写操作，程序代码如下：

/*
 *  matCreatCDemo.c
*/
#include <stdio.h>  
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "mat.h"
int main()
{
    //MATFile文件定义，mxArray变量定义
    const char *filename = "MatDemo.mat";
    MATFile *file;
    int flag1,flag2,flag3;
    mxArray *pString, *pArray1, *pArray2;
   // 初始数据定义
    double a1[] = {0.0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0};
    double a2[] = {9.0, 4.0,5.4,6.4,3.2,1.5};
    // 创建MAT文件
    printf("Creating file %s...\n\n",filename);
    file = matOpen(filename,"w");
    if ( file == NULL )
    {
        printf("ERROR: Can not create file %s\n", filename);
        return(EXIT_FAILURE);
    }
    // 创建字符串mxArray数据结构变量
    pString = mxCreateString("This is the MAT demo in C lanuage! Enojy it~!");
    if (pString == NULL)
    {
        printf("ERROR: Unable to create string!");
        return(EXIT_FAILURE);
    }
    //创建矩阵mxArray数据结构变量
    pArray1 = mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL);
    pArray2 = mxCreateDoubleMatrix(2,3,mxREAL);
    if( (pArray1 == NULL)||(pArray2 ==NULL) )
    {
        printf("Error: Cannot create the double matrix!");
        return(EXIT_FAILURE);
    }
    // 将初始数据拷贝给mxArray数据结构变量
    memcpy( (void *)(mxGetPr(pArray1)), (void *)a1, sizeof(a1));
    memcpy( (void *)(mxGetPr(pArray2)), (void *)a2, sizeof(a2));
    // 向MAT文件中写入变量
    flag1 = matPutVariable(file, "variableString", pString);
    flag2 = matPutVariable(file, "variableDoubleMatrix1", pArray1);
    flag3 = matPutVariable(file, "variableDoubleMatrix2", pArray2);
    if(( flag1 != 0)||(flag2 != 0)||(flag3 != 0))
    {
        printf("Can not write variable into the file %s \n", filename);
        return(EXIT_FAILURE);
    }
    // 释放内存空间
    mxDestroyArray(pString);
    mxDestroyArray(pArray1);
    mxDestroyArray(pArray2);
    // 关闭MAT文件
    if(matClose(file) != 0)
    {
        printf("ERROR: Can not close %s file.\n",filename);
        return(EXIT_FAILURE);
    }
  // 重新打开MAT文件
  file = matOpen(filename, "r");
  if (file == NULL) 
  {
    printf("ERROR: Can not open file %s\n", filename);
    return(EXIT_FAILURE);
  }
        //  读取MAT文件的数据变量
  pArray1 = matGetVariable(file, "variableDoubleMatrix1");
  pArray2 = matGetVariable(file, "variableDoubleMatrix2");
  pString = matGetVariable(file, "variableString");
  if ( (pArray1 == NULL) || (pArray2 == NULL) ||(pString == NULL))
  {
    printf("ERROR: Can not reading variables from file %s\n",filename);
    return(EXIT_FAILURE);
  }
  // 释放内存空间
  mxDestroyArray(pArray1);
  mxDestroyArray(pArray2);
  mxDestroyArray(pString);
  // 关闭MAT文件
  if (matClose(file) != 0)
  {
    printf("ERROR: Can not close file %s\n",filename);
    return(EXIT_FAILURE);
  }
      
  printf("Complete!\n");
  return(EXIT_SUCCESS);
}

在Visual C++环境新建一个Win32 Consol Application工程，命名为MatCreatCDemo，Visual C++环境的设置参考16.4.1节的设置。输入以上程序段后，编译运行，程序结果如图16.7所示：

图16.7.Visual C++环境下MAT文件运行结果png

在MatCreatCDemo工程目录下，可以看到新建立的MatDemo.mat文件，将工程目录下的MatDemo.mat文件拷贝到MATLAB的工作路径下，使用load命令可以查看MatDemo文件中的数据，在MATLAB命令行窗口中输入：

>> load MatDemo
>> whos
  Name                        Size                    Bytes  Class

  variableDoubleMatrix1       3x3                        72  double array
  variableDoubleMatrix2       2x3                        48  double array (global)
  variableString              1x43                       86  char array

Grand total is 58 elements using 206 bytes

作者：德特数据
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