• 在MATLAB环境下访问外部函数的共享库文件


    在MATLAB环境下访问外部函数的共享库文件,必须首先把该库文件加载到内存中。一旦加载成功,就能直接在MATLAB中直接请求关于函数的任何信息。而当不再需要该库时,就应当及时把库文件从内存中卸载以节省内存开销。

    加载库

    语法:loadlibrary(‘shrlib’,’hfile’)

    其中shrlib为加载的动态链接库文件名(filename.dll),hfile为头文件名,它包含函数原型。例如,当加载包含MATLAB中mx程序的libmx库时,可以使用下列语句。

    hfile=[matlabroot’\extern\include\matrix.h’];

    loadlibray(‘libmx’, hfile)

    卸载库

    语法:unloadlibrary libmx

    使用两个函数可以获取加载库的信息:

    libfunctions(‘libname’)   or libfunctions libname

    libfunctionsview(‘libname’)   or libfunctionsview  libname

    这两个函数的不同之处在于显示结果的方式不同,后者是以图形的方式显示在新的窗口中。而前者返回库libmx中有哪些可用的函数。请看示例:

    libfunctions libmx

    Methods for class lib.libmx:

    mxAddField                    mxGetFieldNumber     mxIsLogicalScalarTrue

    mxArrayToString                mxGetImagData        mxIsNaN

    mxCalcSingleSubscript             mxGetInf              mxIsNumeric

    mxCalloc                       mxGetIr               mxIsObject

    mxClearScalarDoubleFlag         mxGetJc              mxIsOpaque

    mxCreateCellArray               mxGetLogicals          mxIsScalarDoubleFlagSet

    如果加上命令开头-full,则可以显示函数返回值的细节。

    libfunctions libmx -full

    Methods for class lib.libmx:

    [mxClassID, MATLAB array] mxGetClassID(MATLAB array)

    [lib.pointer, MATLAB array] mxGetData(MATLAB array)

    [MATLAB array, voidPtr] mxSetData(MATLAB array, voidPtr)

    [lib.pointer, MATLAB array] mxGetPr(MATLAB array)

    [MATLAB array, doublePtr] mxSetPr(MATLAB array, doublePtr)

    uint8 mxIsFinite(double)

    uint8 mxIsInf(double)

    值得注意的是,这两个函数返回值的类型均是MATLAB的数据类型,虽然函数是利用C语言编写的。

    调用库函数

    一旦库函数被加载到了内存空间,只要指定库名、函数名和变量就可以使用calllib函数调用库中的任何函数了。语法格式:

    calllib(‘libname’,’funcname’,arg1,…,argn)

    下列语句显示如何操作:

    hfile=['C:\MATLAB7\extern\include\matrix.h'];

    loadlibrary(‘libmx’,hfile);

    y=rand(4,7,2);  %produce a 3D array, there are 56 elements in it

    calllib(‘libmx’,’mxGetNumberOfElements’,y)

    ans=

    56

    Calllib(‘libmx’,’mxGetClassID’,y)

    ans=

    mxDouble_CLASS

    传递变量

    当调用外部库里的函数时,该为函数提供哪种类型的变量呢?MATLAB的extern\examples\shrlib\shrlibsample库里对每一种特殊的变量类型都作出了说明。但我们首先必须把该库文件的路径添加到MATLAB的搜索路径中来,或者使该库文件所在的目录成为当前目录,两种做法的命令如下。

    addpath(‘C:\MATLAB7\extern\examples\shrlib’)

    cd(‘C:\MATLAB7\extern\examples\shrlib’)

    下面的例子就是加载该库并显示了其中的一些函数。

    loadlibrary shrlibsample shrlibsample.h

    libfunctions shrlibsample –full

    执行上述两行后,返回:

    Functions in library shrlibsample:

    [double, doublePtr] addDoubleRef(double, doublePtr, double)

    double addMixedTypes(int16, int32, double)

    [double, c_structPtr] addStructByRef(c_structPtr)

    double addStructFields(c_struct)

    c_structPtrPtr allocateStruct(c_structPtrPtr)

    voidPtr deallocateStruct(voidPtr)

    doublePtr multDoubleArray(doublePtr, int32)

    [lib.pointer, doublePtr] multDoubleRef(doublePtr)

    int16Ptr multiplyShort(int16Ptr, int32)

    string readEnum(Enum1)

    [string, string] stringToUpper(string)

    这里所有的函数都是用C语言编写的。

    一些通用的规则

    在函数的输入输出变量问题上,以下几点应注意:

    1.许多变量类型,象int32、double与C语言的数据类型非常相象。这些变量只需要传递MATLAB型的数据就可以了。

    2.而有些C语言的变量类型,象**double、还有预定义型与标准MATLAB数据类型是完全不同的。这种情况下,有两种选择,要么给外部函数的入参传递标准的MATLAB数据类型,让MATLAB程序自动转化,要么先使用MATLAB提供的转化函数,如libstruct、libpointer自己转化。关于转化,可以参考Data Conversion。

    3.C语言通常可以按形参传递变量,但MATLAB不支持这种做法,不过可以创造MATLABPtr或PtrPtr型的变量,去兼容C语言的形参。

    4.C语言通常还可以通过形参来返回输入变量的值,而MATLAB需要额外的变量来获得返回值。

    传递变量的通用规则

    1.库函数传递形参时,标量不必非得声明。

    2.如果库函数使用单下标来引用二维矩阵元素时,请记住,C语言是逐行处理矩阵元素,而MATLAB是按列优先处理的。因此迎合C语言的习惯,可以在给MATLAB函数传递变量之前把矩阵进行转置,从函数返回后再转置回来就行了。

    3.由上可知,当传递的矩阵超过二维时,MATLAB会改变矩阵的行列结构,为了确保矩阵的结构不被破坏,可以事先记录矩阵的结构,在调用结束后利用reshape函数还原即可。例如:

    vs=size(vin);    %suppose the dimention of vector vin is 2-by-5-by2

    vout=calllib(‘shrlibsample’,’multDoubleArray’,vin,20);  %dimention have been altered

    ans=

        2   10

    vout=reshape(vout,vs);    %Restore the array to 2-by-5-by-2

    size(vout)

    ans=

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