matlab 程式設計入門篇 matlab 編譯器

MATLAB 程式設計入門篇：通用運算式

MATLAB 程式設計入門篇 MATLAB 編譯器

張智星[email protected]

http://www.cs.nthu.edu.tw/~jang清大資工系多媒體檢索實驗室


MATLAB編譯器具有下列功能：產生獨立應用程式（ Stand-alone Applications）

應用程式能夠具有 MATLAB的完整功能可以在沒有安裝 MATLAB的電腦上執行

產生 C 或 C++的程式庫：含動態程式庫（ Dynamically Linked Libraries，簡稱 DLL，用於微軟視窗系統）或共享程式庫（ Shared Libraries，用於 UNIX/LINUX系統）

可用於任何外部應用程式可以在沒有安裝 MATLAB的電腦上執行

14-1 MATLAB 編譯器簡介


軟體元件：例如 Java 類別庫（ Java Classes）、 Excel 增益程式（ Excel Add-ins）、 COM 及 .NET 物件等，這些軟體元件的產生

需要使用 MATLAB Builder



進入範例說明前，必須先設定電腦上的 C 編譯器，以便用於 MATLAB編譯器，方法如下述在 MATLAB命令視窗下輸入「 mbuild -setup」，系統回應如下：


Please choose your compiler for building standalone MATLAB applications:

Would you like mbuild to locate installed compilers [y]/n?


輸入「 y 」之後，按下 Enter，系統回應如下：

這些 C 編譯器是 MATLAB在你的電腦自動偵測出來的結果（所以在不同的電腦會得到不同的結果）


Select a compiler: [1] Lcc C version 2.4.1 in C:\PROGRAM FILES\MATLAB\R2006A\sys\lcc [2] Microsoft Visual C/C++ version 8.0 in C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8 [3] Microsoft Visual C/C++ version 6.0 in C:\PROGRA~1\MIAF9D~1 [0] None Compiler:


提示若在上述過程中，出現錯誤訊息，你可以先進行「 mex -setup」，再進行「 mbuild -setup」，可能就可以解決你的問題。


若要 MATLAB編譯器將一個 MATLAB函式編譯成獨立應用程式，所使用的指令是 mcc，格式如下 mcc –m userFunc.m

先撰寫一個 MATLAB 函式 myEigValue.m 範例 14-1 ： myEigValue/myEigValue.m

14-2 產生獨立應用程式

function eigValue = myEigValue(mat)%myEigValue: Generate the eigenvalues of the given matrixif (isstr(mat)) % 若輸入是字串，轉成數值

mat=eval(mat);end[a, b] = eig(mat);eigValue=diag(b);disp(eigValue); % 顯示固有值 eigenValue


測試此範例，可以在 MATLAB命令視窗輸入： myEigValue(magic(5));

即可在螢幕顯示一個 5X5 的魔術方陣所對應的固有值



在將此 MATLAB函式編譯成為可執行檔的過程中，會產生一些額外檔案，所以你必須將本範例由光碟拷貝至硬碟，才能進行以下的操作。

提示


將 myEigValue.m 轉換成 myEigValue.exe，有一些細節要特別小心： myEigValue.exe 將使用命列列參數的方式來得到輸入方陣，所以 myEigValue.m 必須先使用 eval 將輸入字串轉為方陣。

myEigValue.m 必須使用 disp 結果印在螢幕上，以方便 myEigValue.exe 來印出同樣的結果。



接著，我們在 MATLAB命令視窗下，將工作目錄改變至 myEigValue.m 所在的目錄

然後使用下列命令來將 myEigValue.m 編譯成 myEigValue.exe，如下： mcc –m myEigValue.m

經過半分鐘的時間，就會完成編譯，並產生數個檔案，包含一個可執行檔 myEigValue.exe

若要測試此可執行檔，可以直接在 DOS 命令視窗下輸入： myEigValue.exe magic(5)



即可在螢幕顯示一個 5X5 的魔術方陣所對應的固有值

若要輸入一個特定的方陣，可以使用類雙引號來包住代表方陣的字串，範例如下： myEigValue.exe "[1 2 3; 3 2 1; 1 1 1]"



在第一次執行 myEigValue.exe時，會產生 myEigValue_mcr 目錄，以便使用MATLAB的程式庫，所以花的時間會比較久一點。之後再執行 myEigValue.exe，就會直接取用速度就會變快了。

提示


使用 mcc 時，還有幾點要注意：如果你的 MATLAB 函式有呼叫任何你自己定義的函式，要一併放進來編譯。

如果只是要產生C 程式碼，而不產生可執行檔，可以使用「 mcc –mc myEigValue.m」（ c 代表只產生 C 語言的包裝程式檔案）。

如果要檢視 MATLAB編譯器在編譯時所產生的訊息，可以使用「 mcc –mv myEigValue.m」（ v 代表 verbose）。

如果你的函式沒有用到繪圖功能，可以使用「 mcc –m –R –nojvm myFunc.m」，以減小所產生的檔案大小。



若要將編譯後所產生的可執行檔案搬到其他電腦上執行，必須將下列檔案放在一起，才能順利執行： myEigValue.exe myEigValue.ctf

myEigValue.ctf 用來記錄各種資訊，讓myEigValue.exe在第一次執行時，可以產生myEigValue_mcr目錄

mcr代表 MATLAB Compiler Runtime，用來存放 myEigValue.exe會取用到的 MATLAB程式庫



使用 MATLAB編譯器可以產生共享程式庫（ Shared Libraries），包含所有由使用者定義的函式，以便讓其他獨立應用程式來呼叫。

產生一個共享程式庫。首先先定義這兩個 MATLAB 函式範例 14-2 ： sharedLibrary/myMatMultiply.m

14-3 產生共享資料庫

function out = myMatMultiply(mat1, mat2)%myMatEig: Generate the product of two given matricesout=mat1*mat2;


範例 14-3 ： sharedLibrary/myMatInv.m

接著將這兩個 MATLAB 函式編譯成共享程式庫，程式庫名稱為 matLib，所使用的指令如下 mcc -B csharedlib:matLib myMatInv.m

myMatMultiply.m 此時會在工作目錄下產生數個檔案，主檔名都是 matLib，這些檔案即是 matLib 程式庫


function invMat = myMatInv(mat)%myMatInv: Generate the inverse matrix of the given matrixinvMat=inv(mat);


可以使用一般獨立應用程式來呼叫這個程式庫內所定義的函式。

程式庫是由兩個 MATLAB 函式編譯所得，因此我們可以得到兩個對應的 C 函式，分別是 mlfMyMatInv 及 mlfMyMatMultiply，對應關係如下： out=myMatInv(in) mlfMyMatInv(1, &out,

in); out=myMatMultiply(in1, in2)

mlfMyMatMultiply(1, &out, in1, in2);



使用 matLib 程式庫來呼叫這兩個 C 函式的獨立應用程式範例如下範例 10-4 ： myMatLibMain.c

/*=================================================== * 此範例程式可以呼叫 MATLAB 編譯器所產生的程式庫 matLib * Roger Jang, 20080211*==================================================*/ #include <stdio.h>#include "matLib.h"

/* 顯示 C 資料型態為 mxArray 的雙倍精準陣列 */void matDisplay(const mxArray* in){



int i, j;int rowNum = mxGetM(in); /* 橫列個數 */int colNum = mxGetN(in); /* 直行個數

*/double *data = mxGetPr(in); /* 指到輸入陣列中的雙

倍精準資料 */

/* 印出資料 */for(i=0; i<colNum; i++){

for(j=0; j<rowNum; j++)printf("%4.2f\t", data[j*colNum+i]);

printf("\n");}printf("\n");

}

/* 主要工作函式 */void *mainFunction(int *errorCode){



mxArray *in1, *in2;/* 定義送到程式庫函式的輸入矩陣 */mxArray *out = NULL;/* 定義程式庫函式的輸出矩陣 */double data[] = {1, 3, 5, 2, 4, 6, 0, 8, 9};

/* 測試用的資料 *//*確認此應用程式已經被正確地啟始 */if(!mclInitializeApplication(NULL, 0)){

fprintf(stderr, " 錯誤：無法啟始應用程式！ \n");*errorCode=-1;return;

}/*確認程式庫 matLib已經被正確地啟始 */if (!matLibInitialize()){

fprintf(stderr," 錯誤：無法啟始程式庫！ \n");*errorCode=-2;return;



14-3 產生共享資料庫}

/* 創造輸入矩陣 */in1 = mxCreateDoubleMatrix(3, 3, mxREAL);in2 = mxCreateDoubleMatrix(3, 3, mxREAL);

/* 將 data 中的資料拷貝至 in1 */memcpy(mxGetPr(in1), data, 9*sizeof(double));

/* 將 data 中的資料拷貝至 in2 */memcpy(mxGetPr(in2), data, 9*sizeof(double));

/* 呼叫由 MATLAB 編譯器產生的程式庫 matLib 中的函式 */

/* 計算矩陣相乘 */mlfMyMatMultiply(1, &out, in1, in2);printf("矩陣相乘的結果： \n"); matDisplay(out);mxDestroyArray(out); out=NULL; /* 收回配置給

out 的記憶體 */


14-3 產生共享資料庫 /* 計算反矩陣 */mlfMyMatInv(1, &out, in1);printf(" 計算反矩陣的結果： \n"); matDisplay(out);mxDestroyArray(out); out=NULL; /* 收回配置給

out 的記憶體 */

/* 收回配置給 in1 和 in2 的記憶體 */mxDestroyArray(in1); in1=NULL;mxDestroyArray(in2); in2=NULL;

/* 呼叫 matLibTerminate() 以終止應用程式庫 */matLibTerminate();/* 呼叫 mclTerminateApplication() 以終止此應用程式

*/mclTerminateApplication();

}


14-3 產生共享資料庫/* 主程式 */int main(){

int errorCode=0;mainFunction(&errorCode);return(errorCode);

} 若要編譯此獨立程式，可在 MATLAB 命令視窗輸入如下： mbuild myMatLibMain.c matLib.lib

此時即可產生獨立應用程式 myMatLibMain.exe，只要在 DOS 命令視窗下輸入「 myMatLibMain」，即可看到此程式碼執行的結果。

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