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第1 5 章 M AT L A B与其他编程语言结合

M AT L A B 可以和其他编程语言一起使用，可以调用 F O RT R A N或C程序。反过来

F O RT R A N 或C也可以调用M AT L A B程序。这样，快速的编译程序就可以利用 M AT L A B 中强大

的矩阵或图形命令，通过编写部分的 C或F O RT R A N程序，并进行编译，就可以避免 M A LTA B

程序的瓶颈现象。

M AT L A B还可以结合使用其他的应用程序，如 Microsoft Word for Wi n d o w s。这将在本章

的最后一节讨论，这主要取决于计算机的系统和安装的应用程序。

15.1 介绍M AT L A B 和F O RT R A N 或C

M AT L A B 可以被F O RT R A N 或C语言程序调用，它也可以调用 F O RT R A N 或C语言程序。

如果M AT L A B程序运行速度很慢，后者对此很有用。因为 M AT L A B 是一个解释性语言，所以

当运行程序时就是解释它的命令。这样有时会导致程序的运行速度很慢，如 f o r- l o o p s 循环。

在F O RTRAN 77和C中可以使用M AT L A B 库，也可以用F O RTRAN 90或C + +对它们进行链接。

除非特别需要，一般不推荐编写 F O RT R A N 或C程序。M AT L A B的优点在于可以用高级的

形式描述出操作，而程序员不必担心循环的次数和一些其他细节问题。

被M AT L A B调用的程序必须在编译后转换成 M E X 文件，这样才能被M AT L A B调用。在编

译时它们和M文件一样使用。

在2 . 8 节中讲到了由M AT L A B创建的二进制文件。它们是以 M AT文件形式被调用的，在 C

或F O RT R A N语言的库中有用来读和写二进制文件的程序。注意，这些文件可以在不同的平台

间传递，例如，用户可以读取在 Wi n d o w s 环境下建立的M AT 文件到U N I X环境中。在1 5 . 4节中

介绍了如何在M AT L A B中读或写其他的二进制文件。这对有特殊格式要求的程序很有用。

M AT L A B 编译器、 C数学库和C + + 数学库可以从M a t h Wo r k s 公司买到。首先可以作为自动

M E X 文件生成器或C源代码生成器使用，结合C数学库一起生成应用程序。

在C中编写M AT L A B程序，数据通过指针来访问。在其他编程语言中调用 M A LTA B程序，

就要求使用指针。

在M ATLAB 5中，所有变量类型，如标量、向量、矩阵、字符串、细胞矩阵和结构，都

以m x A r r a y s形式来保存，所有的数据操作都通过这些 m x A r r a y s来完成。

M ATLAB 5中新的数据类型，也就是多维数组、细胞矩阵和结构只能在 C中使用，而不能

在F O RT R A N中使用。

在C或F O RT R A N中使用的M AT L A B程序主要分四类：

m x 可操作的m x A r r a y s。

m a t M AT 文件。

e n g M AT L A B工程文件。

m e x M E X 程序，在M A LTA B环境中完成一些操作的程序。

在下面几节中将举一些例子。这些例子基本上说明了 M AT L A B和C或F O RT R A N是如何相

互调用的。它们已在运行 Sun OS 5.5.1的工作站上和Soloais CDE 1.0.2版的Wi n d o w s 系统中编

译通过。对于每一种系统而言，编程的思想都是一样的。然而还是有一些重要的细节方面是

不相同的。这就是为什么M AT L A B中的例程很有趣的原因，它们可以在库中找到：

. . . / m a t l a b 5 2 / e x t e r n / e x a m p l e s

路径中的三个点，. . . ，表示这部分路径与系统有关。

例程的文档可以用 M AT L A B 命令h e l p d e s k 获得。而且还有M AT L A B 手册《应用程序接

口指南》。

15.2 MAT L A B 和C

为了使C和M AT L A B混合编程，重要的是使用的 C编译器以ANSI C标准进行编译。

15.2.1 C中对m x A r r a y的操作

用下面描述的程序可以对 m x A r r a y进行操作。为了使用这些程序，在程序中必须嵌入头文

件m a t r i x . h ，也就是在程序的开始包含下面一行：

#include "matrix.h"

下面表中的程序用来分配和释放内存。一个好的编程习惯就是及时释放不再使用的内存。

不必使用M AT L A B程序来创建数据结构，因为在程序结束时 M AT L A B会自动地来完成(可见命

令集1 9 5 中程序m e x M a k e A r r a y P e r s i s t e n t和m e x M a k e M e m o r y P e r s i s t e n t ) 。

命令集1 7 5 C 中的内存管理

void *mxCalloc(size_t n, size_t size);

分配内存。参数n表示分配的元素个数， s i z e表示每个元素的字节数。如果分配成功，

返回一个指向已分配内存的开始位置的指针；否则返回 N U L L 。在程序中必须嵌入库

文件< s t d l i b . h > 。当不再使用时用m x F r e e 来释放内存。

void mxSetAllocFcns(calloc_proc callocfcn,free_proc

freefcn,realloc_proc reallocfcn, malloc_proc mallocfcn);

在非M E X 程序中用来释放内存。使用 h e l p d e s k 可得更多信息。

void mxFree(void *ptr);

释放p t r指向的内存空间。

void *mxRealloc(void *ptr, size_t size);

重新分配用m x C a l l o c分配的内存。参数p t r是指向内存开始位置的指针， s i z e 是分配

元素的个数。如果分配成功，返回得到指向分配内存开始位置的指针；否则返回

N U L L。在程序中必须嵌入库文件< s t d l i b . h >。用m x F r e e来释放不再使用的内存。

void mxDestroyArray(mxArray *array_ptr);

释放a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y内存。

下面的常用程序用来管理和检查 m x A r r a y，如命名、重构和检查它们的类型。

命令集1 7 6 C 中处理m x A r r a y 的常用程序

m x C o m p l e x i t y

第1 5章 M AT L A B与其他编程语言结合 3 0 5

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是一个枚举数据类型，用来表示 m x A r r a y的虚数元素。它的值可以为 m x C O M P L E X (复

数m x A r r a y )或m x R E A L(其他)。

m x C l a s s I D

是一个枚举数据类型，用来表示 m x A r r a y 的类型。有下列选项：

m x C E L L _ C L A S S , 细胞类型。

m x S T R U C T _ C L A S S , 结构类型。

m x O B J E C T _ C L A S S , 用户自定义类型。

m x C H A R _ C L A S S , 字符串类型。

m x S P A R S E _ C L A S S , 稀疏矩阵。

m x D O U B L E _ C L A S S , 双精度浮点小数。

m x S I N G L E _ C L A S S , 单精度浮点小数。

m x I N T 8 _ C L A S S , 8位整数。

m x U I N T 8 _ C L A S S , 8 位无符号整数。

m x I N T 1 6 _ C L A S S , 1 6 位整数。

m x U I N T 1 6 _ C L A S S , 1 6 位无符号整数。

m x I N T 3 2 _ C L A S S , 3 2位整数。

m x U I N T 3 2 _ C L A S S , 3 2位无符号整数。

m x U N K N O W N _ C L A S S , 未知类型。

mxClassID mxGetClassID(const mxArray *array_ptr);

返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y类型；见上。

const char *mxGetClassName(const mxArray *array_ptr);

同上，返回字符串形式的类型。

bool mxIsClass(const mxArray *array_ptr, const char *name);

如果a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y有字符串n a m e表示的类型，则返回真。字符串 n a m e相

对应于上面的类型 (见m x C l a s s I D)：“c e l l ”、“s t r u c t ”、“c h a r”、“s p a r s e ”、

“d o u b l e ”、“s i n g l e”、“i n t 8 ”、“u i n t 8 ”、“i n t 1 6”、“u i n t 1 6 ”、“i n t 3 2”

和“u i n t 3 2”。它还可以是自定义的类型名。

const char *mxGetName(const mxArray *array_ptr);

返回包含a rr a y _p t r 指向的m x A r r a y 名字的字符串。

double mxGetScalar(const mxArray *array_ptr);

返回a rr a y _p t r指向的m x A r r a y的第一个实数元素的值。总是返回一个 d o u b l e 型值。如

果m x A r r a y 是一个结构或细胞类型，则返回 0 . 0 ；如果m x A r r a y 是一个稀疏矩阵类型，

则返回第一个非零实数元素的值；如果 m x A r r a y为空，则返回一个不确定值。

mxArray *mxDuplicateArray(const mxArray *in);

复制 i n 指向的 m x A r r a y ，并返回指向复制 m x A r r a y 的指针。当它不再使用时，用

m x D e s t r o y A r r a y来释放它；见命令集1 7 5 。

int mxGetNumberOfElements(const mxArray *array_ptr);

返回a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y 的元素个数。使用m x G e t C l a s s I D 来找出元素类型。

int mxGetElementSize(const mxArray *array_ptr);

返回保存a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y 中一个元素需要的字节数。如果 m x A r r a y 是细胞或

结构类型，则返回指向它们的指针大小。如果操作失败，返回 0。

3 0 6 M ATLAB 5 手册

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int mxGetNumberOfDimensions(const mxArray *array_ptr);

返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y 中的维数，这个数总是不小于 2。

const int *mxGetDimensions(const mxArray *array_ptr);

返回一个整数向量的指针，包含 a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的每一维的元素个数。

int mxSetDimensions(mxArray *array_ptr, const int *size, int ndims);

用来重构或增加 /减少 a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y 的元素。参数 n d i m s 表示维数范围，

s i z e表示一个整数向量的指针，包含每维中需要的元素个数。如果操作成功，返回

0；否则返回1。如果要增加或减少元素，则必须进行分配 /释放内存。用h e l p d e s k

可得更多信息。

int mxGetM(const mxArray *array_ptr);

返回‘行’数，也就是a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y 的第一维中元素的个数。

void mxSetM(mxArray *array_ptr, int m);

用来重构或增加/减少a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y中的‘行’数。参数m表示规定的‘行’

数，见m x S e t D i m e n s i o n s 。

int mxGetN(const mxArray *array_ptr);

返回‘列’数，也就是a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的第二维中元素的个数。

void mxSetN(mxArray *array_ptr,int n);

用来重构或增加/减少a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y中的‘列’数。参数n表示规定的‘列’

数，见m x S e t D i m e n s i o n s。

bool mxIsEmpty(const mxArray *array_ptr);

如果a rr a y_p t r指向的m x A r r a y为空，就返回真。

bool mxIsFromGlobalWS(const mxArray *array_ptr);

如果a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y 是从M AT L A B全局工作区中复制得到，则返回真。

bool mxIsNumeric(const mxArray *array_ptr);

如果a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y是数字或字符串类型，则返回真。

bool mxIsInt8(const mxArray *array_ptr);

8位整数。

bool mxIsUint8(const mxArray *array_ptr);

8位无符号整数。

bool mxIsInt16(const mxArray *array_ptr);

1 6 位整数。

bool mxIsUint16(const mxArray *array_ptr);

1 6 位无符号整数。

bool mxIsInt32(const mxArray *array_ptr);

3 2位整数。

bool mxIsUint32(const mxArray *array_ptr);

3 2 位无符号整数。

bool mxIsSingle(const mxArray *array_ptr);

第1 5章 M AT L A B与其他编程语言结合 3 0 7

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单精度浮点小数。

bool mxIsDouble(const mxArray *array_ptr);

双精度浮点小数。

bool mxIsComplex(const mxArray *array_ptr);

复数。如果a rr a y _ p t r 指向的m x A r r a y 按函数指定的格式存储数据，则返回真。

int mxCalcSingleSubscript((const mxArray *array_ptr,int nsbus,int *subs)

将多维中的坐标向量转换成字典序中的标量下标。参数 n s u b s 通常表示 a rr a y_ p t r指向

的m x A r r a y中的维数，s u b s表示要转换坐标向量的指针。用 h e l p d e s k 可得更多信息。

下面的程序用来创建和处理二维 m×n满矩阵，矩阵的元素是双精度浮点小数。

命令集1 7 7 C 中满矩阵的处理

mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity Complexflag);

和m x C r e a t e C e l l M a t r i x 相似(见命令集1 8 1 ) ，但是这里创建的是二维 m×n双精度浮点

小数矩阵。如果矩阵中元素有复数，则参数 C o m p l e x f l a g是m x C O M P L E X类型，否则是

m x R E A L类型。

double *mxGetPr(const mxArray *array_ptr);

返回a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y 中第一个实数元素的指针。如果矩阵中没有任何实数元

素，则返回N U L L。

void mxSetPr(mxArray *array_ptr, double *pr);

设置a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y 中的实数元素。参数 p r包含应该使用值的向量指针，这

个向量必须用m x C a l l o c来动态地分配；见命令集 1 7 5 。

double *mxGetPi(const mxArray *array_ptr);

和m x G e t P r相似，但是是对虚数元素。

void mxSetPi(mxArray *array_ptr, double *pi);

和m x S e t P r 相似，但是是对虚数元素。

下面的程序用来创建和处理二维 m×n的稀疏矩阵，矩阵元素是双精度浮点小数。

命令集1 7 8 C 中稀疏矩阵的处理

mxArray *mxCreateSpares(int m, int n int nzmax, mxComplexity ComplexFlag);

创建一个二维m×n的稀疏矩阵。参数n z m a x 表示矩阵中非零元素的个数。如果矩阵中

有复数元素，则参数C o m p l e x F l a g是m x C O M P L E X类型；否则是m x R E A L 类型。如果创

建成功，返回指向这个矩阵的指针；否则返回 N U L L。当它不再使用时，用

m x D e s t r o y A r r a y来释放所占内存；见命令集1 7 5 。

int mxGetNzmax(const mxArray *array_ptr);

返回a rr a y _ p t r 指向的稀疏矩阵 m x A r r a y 中的n z m a x 值(见上)。如果发生任何错误，都

返回一个不确定数。

void mxSetNzmax(mxArray *array_ptr, int nzmax);

3 0 8 M ATLAB 5 手册

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