VS2015調用matlab Plot函數

最近經常采用Matlab仿真，然后C語言實現，最后需要將計算結果使用Qt的qwt或者matlab中的plot函數繪圖。

因此想借用matlab的plot函數接口，使用VS2015來編寫信號處理代碼，最后通過繪圖來驗證。

參考博客：

https://blog.csdn.net/shouzang/article/details/80795945

https://blog.csdn.net/libing403/article/details/79135220

非常感謝！

 

一、VS2015調用Matlab2016a進行繪圖

運行環境

Windows 10 64bit

Visual Studio Community 2015/2017

Matlab 2016a

 

1.1 檢查Matlab對C++編譯器的支持情況

打開Matlab，在命令行中輸入

mex -setup

如下圖所示，此時Matlab已經可以識別VC++ 2015。

以管理員身份運行命令提示符，切換到"matlab.exe"的路徑，輸入下方命令進行注冊。

 

若不注冊，在使用engOpen()打開Matlab引擎會提示失敗。

二、VS配置及代碼示例

 測試Demo

#include<cstdlib>
#include <cstdio>
#include<cstring>
#include"engine.h"

const int BUFFER_SIZE = 1024;
char buffer[BUFFER_SIZE];
void test()
{
	Engine* ep;
	mxArray *x1 = NULL;
	mxArray *y1 = NULL;
	if ((ep = engOpen("")) == NULL)
	{
		printf("Engine Fail\n");
	}
	engOutputBuffer(ep, buffer, BUFFER_SIZE);
	printf("Init Success\n");

	double x[5] = { 1.0, 2.5,3.7,4.4,5.1 };
	double y[5] = { 3.3,4.7,9.6,15.6,21.3 };
	x1 = mxCreateDoubleMatrix(1, 5, mxREAL);
	y1 = mxCreateDoubleMatrix(1, 5, mxREAL);

	memcpy((char*)mxGetPr(x1), (void *)x, 5 * sizeof(double));
	memcpy((char*)mxGetPr(y1), (void *)y, 5 * sizeof(double));

	engPutVariable(ep, "x", x1);
	engPutVariable(ep, "y", y1);
	engEvalString(ep, "plot(x,y)");
	getchar();
	engClose(ep);
}

int main()
{
	test();
}

　值得注意的是，由於matlab是在64位環境下安裝的，對應的庫文件也只有64位的，因此我們的vs工程是在X64平台的。

打開工程屬性頁，在“調試”選項中，添加“PATH=<Matlab安裝路徑\bin\win64>”，否則會提示找不到dll。 （PATH=D:\Program Files\MATLAB\R2016a\bin\win64）

在“VC++目錄”中：

“可執行文件目錄”中添加“Matlab安裝路徑\bin\win64”，（D:\Program Files\MATLAB\R2016a\bin\win64）
“包含目錄”中添加“Matlab安裝路徑\extern\include”， （D:\Program Files\MATLAB\R2016a\extern\include）
“庫目錄”中添加“Matlab安裝路徑\extern\lib\win64\microsoft” （D:\Program Files\MATLAB\R2016a\extern\lib\win64\microsoft）

如下圖所示。

在“鏈接器”-“輸入”中，“附加依賴項”中添加“libmat.lib”，“libeng.lib”，“libmx.lib”，“libmex.lib”，如下圖所示。

Demo編譯后即可調用Matlab進行畫圖，如下圖所示。

 

三、引擎講解

在VS中調用matlab引擎
包含頭文件

#include "engine.h"

打開引擎

    Engine* pEng = NULL;
    if (!(pEng = engOpen(NULL)))
    {
        printf("Open matlab enging fail!");
        getchar();
        return -1;
    }

向matlab工作空間設置/獲取數據常用的函數

int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *pm)

設置一個變量數組的值

mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name)獲取一個變量

int engEvalString(Engine* ep, const char* string)執行Matlab表達式

關閉引擎

if(pEng)
    engClose(pEng);

　　

正弦波代碼示例：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
#include<engine.h>
#define dataNum 100
int main()
{
    int ret = 0;
    Engine* eg = NULL;
    if (!(eg = engOpen(NULL)))
    {
        printf("Open matlab enging fail!");
        return 1;
    }
    double xtemp[dataNum] = { 0 };
    double ytemp[dataNum] = { 0 };
    for (int i = 0; i < dataNum; i++)
    {
        xtemp[i] = i * 2.0 * 3.1415926 / 100.0;
        ytemp[i] = sin(xtemp[i]);

    }
    mxArray *X = mxCreateDoubleMatrix(1, dataNum, mxREAL);//創建matlab存儲數據的指針
    mxArray *Y = mxCreateDoubleMatrix(1, dataNum, mxREAL);

    memcpy(mxGetPr(X), xtemp, dataNum * sizeof(double)); //數據復制
    memcpy(mxGetPr(Y), ytemp, dataNum * sizeof(double));

    if ((ret = engPutVariable(eg, "X", X)) != 0)   //把數據傳遞到matlab工作空間,並命名為X
        printf("engPutVariable error：%d\n", ret);
    if ((ret = engPutVariable(eg, "Y", Y)) != 0)
        printf("engPutVariable error：%d\n", ret);
    engEvalString(eg, "plot(X,Y)");//運行繪圖命令
    getchar();
    if(eg)
        engClose(eg);
    return 0;
}

編寫matlab命令封裝函數
從上面的編程可以看出，調用matlab進行繪圖過程也顯得比較繁瑣，例如要創建變量，復制內存數據，運行命令表達式等一系列操作。為了像在matlab中一樣調用運行matlab命令的體驗，可以把matlab的命令封裝成c語言的函數。例如，下面是對plot命令的封裝:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
#include<engine.h>
#define dataNum 100

//忽略4096錯誤
#pragma warning(disable:4996)

int mat_plot(Engine *eg, double *x, double *y, int N, char *LineStyle, double LineWidth, double MarkerSize)
{
	int ret = 0;
	mxArray *X = mxCreateDoubleMatrix(1, N, mxREAL);
	mxArray *Y = mxCreateDoubleMatrix(1, N, mxREAL);
	mxArray *MS = mxCreateDoubleScalar(MarkerSize);
	memcpy(mxGetPr(X), x, N * sizeof(double));
	memcpy(mxGetPr(Y), y, N * sizeof(double));

	if ((ret = engPutVariable(eg, "X", X)) != 0)
		printf("engPutVariable error：%d\n", ret);
	if ((ret = engPutVariable(eg, "Y", Y)) != 0)
		printf("engPutVariable error：%d\n", ret);

	//gennerate the plot command
	char plotCommand[256] = "fig=plot(X,Y,'";
	//set line style and marker
	if (strlen(LineStyle) > 0)
		strncat(plotCommand, LineStyle, strlen(LineStyle));
	else
	{
		strncat(plotCommand, "-", strlen("-"));
	}
	strncat(plotCommand, "',", strlen(LineStyle));

	char temp[20] = "";
	//set line width
	if (LineWidth < 1.0)
		LineWidth = 1.0;
	strncat(plotCommand, "'LineWidth',", strlen("'LineWidth',"));
	memset(temp, 0, sizeof(temp));
	sprintf(temp, "%f,", LineWidth);
	strncat(plotCommand, temp, strlen(temp));

	//set marker size
	strncat(plotCommand, "'MarkerSize',", strlen("'MarkerSize',"));
	sprintf(temp, "%f", MarkerSize);
	strncat(plotCommand, temp, strlen(temp));
	strncat(plotCommand, ");", strlen(temp));

	//plot
	if ((ret = engEvalString(eg, plotCommand)) != 0)
	{
		printf("\nplot Command error：%s\n", plotCommand);
		return ret;
	}
	engEvalString(eg, "set(gcf,'color','w');");
	printf("plot Command ok：%s\n", plotCommand);
	//destroy mxArray,but they are still in matlab workspace
	mxDestroyArray(X);
	mxDestroyArray(Y);
	return 0;
}

int main()
{
	Engine* eg = NULL;
	if (!(eg = engOpen(NULL)))
	{
		printf("Open matlab enging fail!");
		return 1;
	}

	int ret = 0;

	double xtemp[dataNum] = { 0 };
	double ytemp[dataNum] = { 0 };
	for (int i = 0; i < dataNum; i++)
	{
		xtemp[i] = i * 2.0 * 3.1415926 / 100.0;
		ytemp[i] = sin(xtemp[i]);

	}
	mat_plot(eg, xtemp, ytemp, dataNum, "-r", 1, 5);

	getchar();
	if (eg)
		engClose(eg);
	return 0;
}

　　

這樣使用起matlab命令就方便多了，例如我要用c語言里運算的數據來畫圖，直接調用封裝的函數就可以了

mat_plot(eg, xtemp, ytemp, dataNum, "-r", 1, 5);

上面參數含義

eg：指向打開的matlab引擎指針

xtemp：x坐標數據

ytemp：y軸坐標數據

dataNum：數據個數

“-r”:線型，顏色（還可以設置標記例如“–r*”）

1：線寬

5：標記大小

這樣就不用關心數據是怎樣傳遞數據到matlab和怎樣運行畫圖命令的。封裝函數寫得好些，就可以像matlab里面使用更像，例如直接設置線型，線寬。
 

　　

四、小結
以前對c算法進行測試時，需要把c產生的數據導數到matlab，再進行繪圖，看效果。這樣既要寫c語言程序，還得專門寫matlab程序進行測試，而且要繪制動態圖形就特別麻煩。現在這樣通過直接在c/c++調用matlab引擎進行數據可視化處理，可以在C語言環境里，調用matlab幾乎所有命令。要是把matlab命令封裝好，就跟在matlab里畫圖一樣方便，可以極大提高開發效率。