利用Matcom实现基于MATLAB的混合编程

利用Matcom实现基于MATLAB的混合编程

来源: 神经网络 作者：AI俱乐部 网友评论 0 条 浏览次数 42

Matcom是mathTools公司推出的最早的Matlab到C++的编译器。后来，由于Mathtools被Matlab公司收购，Mtacom对Matlab 5.3以后的版本就没有推出新的版本。相比Matlab自带的编译器Compiler，用Matcom转化代码要简单和方便得多；且对于采用C++的工程和研究人员来说Matcom的C++矩阵库（Matrix Lib）依然有非常大的利用价值。 通过Matcom连接M函数这类脚本语言或者高级算法语言有三种办法：—是将M文件编译成C++代码，然后在C++工程中插入这些代码，最后编译成为独立的可执行程序；二是直接在C++程序中使用Matcom提供的Matrix，方法与一相似，但常用。最后一种是利用MIDEVA直接生成EXE文件，然后在VC中通过shell调用，方法简单，但通用性差，仅适用于VC中调用Matlab实现图形显示的场合。 Mideva软件平台本身的功能相当强大，提供近千个Matlab的基本功能函数，通过必要的设置，就可以直接实现与C++的混合编程，而不必再依赖Matlab；同时，Mediva还提供编译转换功能，能够将Matlab函数或编写的Matlab程序转换为C++形式的DLL，从而实现脱离Matlab环境对Matlab函数和过程的有效调用，这样就有可能实现对Matlab强大的工具箱函数的利用。 　　Mideva的缺点是C++与Matlab混合编写的应用软件必须携带必要的DLL，从而增大了软件的体积（约4M），同时也不能对所有的Matlab函数提供支持，例如采用类库进行设计的部分函数。 本节将以VC++6.0和Matcom为例，１，详细介绍如何利用Matcom进行VC++与Matlab的联合编程（即一）；２ ，介绍一下在VC++中怎样使用Matcom C++矩阵库（即二）。 　1.　目前，Matcom的最高版本为4.5。首先安装Matcom 4.5，如下图       ：       安装Matcom前要已求安装VC++6.0。在安装过程中出现选择编译器对话框，选择”是” 如下图： 出现选择是否安装了Matlab时，如果本机上安装的是Matlab 5.3版本，可以选择“是（Y）”确认，因为Matcom4.5不支持Matlab 6.1以上的版本。其他选项采用默认设置。Matcom可以独立于Matlab运行，但需要外部的C++编译器，指定Matlab的位置是为了让编译文件中需要的一些系统函数找到路径用的。 安装完成后，在“lib”下，可以找到使用MatcomC++矩阵库（Matrix Lib）的头文件matlib.h和v4501v.lib文件，在Windows操作系统目录的system32目录下，可以找到使用MatcomC++矩阵库的动态链接库文件v4501v.dll。启动界面MIDEVA，如下图。MIDEVA集成开发环境包括命令行窗口、变量列表窗口、命令列表窗口和编译链接信息窗口等几部分，并有详细的帮助文档。     Matcom命令输入方法与Matlab相同。如果安装在中文版操作系统时，输入命令前加一空格，否则显示为乱码。 下面详细介绍如何将m文件编译后放入VC++中。 启动MIDEVA ，File->New，新建如下huatu.m文件。 m文件保存的默认位置为：matcom安装目录matcom45，生成的C++文件保存的默认位置为matcom安装目录matcom45Debug，本例matcom安装目录为C盘 即 C:matcom45Debug，在该目录下将会产生huatu.h、huatu.cpp、huatu.r 、huatu.obj文件。 在VC++中用MFC Wizard(exe)创建一个基于对话框名为Example的工程。在面板上添加一个ID为IDC_BUTTON1按扭。 C:matcom45Debug目录下的huatu.cpp文件的内容拷贝到void CExamleDlg::OnButton1()如下， void CExampleDoc::OnButton1() { dMm(x)； dMm(y)； #line 1 "c:/matcom45/huatu.m" call_stack_begin； #line 1 "c:/matcom45/huatu.m" _ x = colon(-2.0，0.1，2.0)； #line 2 "c:/matcom45/huatu.m" _ y = power(x，2.0)； #line 3 "c:/matcom45/huatu.m" _ display( plot((CL(x)，y)) )； call_stack_end } 将C:matcom45lib下的matlib.h 和v4501v文件和C:matcom45debug下的huatu1.h文件拷贝到工程Example目录下，然后在VC中将库文件和头文件加入到工程中：工程->添加工程->Files，选择刚刚拷贝到Example目录下的matlib.h 、v4501v和huatu1.h文件 五，在ExamleDlg.cpp中加入如下代码： #include "matlib.h" #include "huatu.h" 在void CExamleDlg::OnButton1()中分别添加一个初始化类库调用函数”initM(MATCOM_VERSION)”和一个结束类库调用函数”exitM()”如下。 void CExampleDoc::OnButton1() { initM(MATCOM_VERSION) dMm(x)； dMm(y)； #line 1 "c:/matcom45/huatu.m" call_stack_begin； #line 1 "c:/matcom45/huatu.m" _ x = colon(-2.0，0.1，2.0)； #line 2 "c:/matcom45/huatu.m" _ y = power(x，2.0)； #line 3 "c:/matcom45/huatu.m" _ display( plot((CL(x)，y)) )； call_stack_end exitM() } 运行程序，点击画图按扭得图：   Matcom C++ 矩阵库的初始化和释放是成对出现的，在初始化时，调用函数initM(Matcom_VERSION)，在需要释放的时候，调用函数exitM()即可。Matcom C++ 矩阵库的初始化需要一定的时间，为了加快程序的执行速度，应尽量减少Matcom C++ 矩阵库的初始化的次数。所以开发人员应仔细考虑Matcom C++ 矩阵库生存周期的长度，在Matcom C++ 矩阵库生存周期的开始初始化C++库，在生存周期结束的时候，释放 C++库。这样虽然会占用一定的内存，但是会提高程序运行的速度。 Matcom不但可以生成C++文件，而且还可以生成exe文件和dll文件。如图所示：   2.下面通过一个例子来说明Matcom C++ 矩阵库在Visual C++ 6.0中使用的过程： 在Visual C++ 6.0中，新建一个Win32 Console工程，如下图。实际上在任何类型的 C++工程中都可以使用Matrix，为了简单我们以控制台程序为例。   二．设置工程，打开Project|Setting的link标签，作如下修改见下图： 打开C/C++标签，作如下修改见下图：   加入头文件matlib.h，看是否成功？不成功检查设置！ 在Example.cpp中输入如下程序 #include "stdafx.h" #include "stdio.h" #include "matlib.h" int main(int argc， char* argv[]) { initM(Matcom_VERSION)；  Mm a；  a=rand(3，3)；  display(a)；  exitM()；  return 0； } 输出结果： ans (3x3)=9 double elements real (72 bytes)= 0.9501    0.4860    0.4565 0.2311    0.8913    0.0185 0.6068    0.7621    0.8214 在这说明一下，Matcom C++矩阵库采用面向对象的设计风格，矩阵数据和操作都封装在类Mm中。当需要创建矩阵的时候，只要声明一个Mm对象实例即可。如：Mm a； 关于Matlab所生成的COM组件，还有以下几个在实践中较为有用的说明： 1. 对于用于生成COM的任何一个Matlab函数，在COM组件中即为一个COM的方法，而Matlab函数中的全局变量（global）则为COM组件的一个属性。这一点对于神经网络编程中颇为有用，比如说，在ANN训练结束后，做仿真（simulate）时，我们需要调用Matlab生成的COM组件，但是，显然我们不能每调用一次COM就读一次ANN的配置（如权重、偏置等项目的值），也不能在VC中出现Matlab的结构体或者类。在这种情况下，我们就可以专门做一个Matlab函数，使用该函数调入ANN配置文件（一般为.mat文件）。而把ANN的配置量声明为全局变量，则可以在仿真函数中直接使用该变量。就像以下的示例： function y = sim_ann(x) global net y = sim(net, x); function LoadAnnParam global net % AnnMat.mat文件中存储了net变量 load AnnMat net 在VC中调用时，设COM对象为comObj，则有以下调用方式： comObj.LoadAnnParam(); //载入ANN参数 for(int I = 0; I < n; I++) comObj.sim_ann(1, x, y); //多次仿真ANN 2. 在Matlab中可以自定义数据类型，也就是VC中的类，但是这在生成COM组件时，会出现在load新类的对象时Matlab不认识该类型。这种情况下，我们可以在load该类以前，先初始化一个同名的该类型的对象。比如我们有NewClass这种新类，要load进来一个该类型的名字为NewObj的对象，对象的初始化函数为InitNewClass，则可以： NewObj = InitNewClass; Load mat_file NewObj; 3. 另外，在编程过程中曾遇到过这种情况，在生成的COM接口中如果输出变量为结构体时，有时会出现莫名其妙的峰鸣器常鸣的效果。这种情况经过多方查找无法找到原因，如果各位读者在使用中出现类似情况，可以从这个方面考虑问题的解决方法。