内容简介
最近在用Qt编写一个数据处理软件，涉及到很多信号处理的算法，这些都是很成熟的算法，本着找轮子的思路找可用的源程序。GitHub上相关的源代码倒是很多，但是要么缺少实例和文档、要么在Windows下编译出现问题，即便是较大的完整的源程序库，学习其使用也是个比较耗时间的事情。找来找去，最后还是决定用Matlab与Qt混合编程。
本文就介绍使用Qt 5.9 VS2017和Matlab 2018b进行混合编程的基本流程，主要包括：
- 如何在Matlab中将m文件编译为C++语言的DLL文件。
- 如何在Qt项目中加入自定义DLL相关的LIB文件，以及MATLAB相关的LIB文件和H文件搜索路径MATLAB运行时DLL文件所在路径，及系统相关的环境变量设置
- 如何在Qt中调用自定义DLL中的函数，如何通过mwArray类传递输入输出参数
一、Matlab中m文件编译为C++语言的DLL文件
在MATLAB中编写一个简单的矩阵卷积函数以及画图调用matAdd.m，其代码如下：
function [C]= matAdd(n,B)
A = ones(n);
C = conv2(A,B);
mesh(C);
end
在编译m文件之前，需要保证MATLABCompiler已经设置好了编译器，在MATLAB命令行窗口中使用mbuild -setup设置使用C++编译器，默认是c语言编译器。
>> mbuild -setup
MBUILD 配置为使用 'Microsoft Visual C++ 2017 (C)' 以进行 C 语言编译。
要选择不同的语言，请从以下选项中选择一种命令:
mex -setup C++ -client MBUILD
mex -setup FORTRAN -client MBUILD
要选择C++编译，请从以下选项中选择一种命令，鼠标点击对应的指令可能切换:
mex -setup C++ -client MBUILD
mex -setup FORTRAN -client MBUILD
要使用C++编译器，也可以用命令 mbuild –setup C++ 设置
>> mbuild -setup C++
MBUILD 配置为使用 'Microsoft Visual C++ 2017' 以进行 C++ 语言编译。
我的电脑上安装了Visual Studio 2017，MATLAB会自己查找可用的编译器，若没有自动找到编译器，可能版本兼容问题或其他问题，可搜索相关资料解决问题。
在命令行中输入 deploytool，出现如下的对话框
“ApplicationCompiler”用于将m文件编译为exe文件直接运行，“Library Compiler”用于将m文件编译为DLL、COM组件等形式。我们要生成DLL文件，所以选择“Library Compiler”。
在上图的MATLAB Compiler窗口中，“TYPE”部分选择C++ shared Library，“EXPORTED FUNCTIONS”是需要导出的m文件，点击右侧的“Add”按钮选择编写的文件matAdd.m。右侧是MATLAB运行时库的安装打包方式，在本机上测试可选择“Runtime downloaded from web”。
保存项目为matAdd.prj，然后点击“Package”按钮进行编译和打包。
打包完成后，在项目文件matAdd.prj的目录下生成与项目同名的子目录，即\matAdd，该目录下有3个文件夹。
matAdd\for_redistribution目录下是文件MyAppInstaller_web.exe，这个是MATLAB运行时库的和本项目的安装文件，运行后可从网上下载MATLAB的运行时库进行安装，还会安装本项目生成的DLL、LIB和h文件。
matAdd\for_redistribution_files_only目录下是编译生成的.dll 、.lib和.h文件，其中.lib和.h文件是在Qt项目编译时需要用到的，.dll文件是程序运行时需要用到的。
matAdd\for_testing 目录下是用于测试的，但是dll不是可执行文件，不能直接进行进行测试。
二、Qt 5.9 VS2017项目中使用matAdd.dll
- Qt项目创建与UI设计
创建一个QtWidget Application项目testAdd，主窗口基于QWidget。程序运行时如下图。
- 库文件matAdd.lib 的加入
在项目目录下新建一个include目录，将前面编译生成的matAdd\for_redistribution_files_only目录下的matAdd.lib和matAdd.h文件复制到此目录下。然后添加VS项目包含目录，包含了自己编译的matlab库头文件目录，matlab的依赖头文件目录，如下图：
.\include
D:\MATLAB\R2018b\extern\include
D:\MATLAB\R2018b\extern\include\win64
- 自己编译的库文件以及Matlab依赖库文件目录
.\include
D:\MATLAB\R2018b\extern\lib\win64\microsoft
- 添加项目属性附加依赖项，及所依赖的库文件名称。
libmex.lib
libmx.lib
libmat.lib
libeng.lib
mclmcr.lib
mclmcrrt.lib
matAdd.lib
- 系统环境变量的设置
额外加入的一些库实际上对应于MATLAB运行时的一些DLL文件，这些运行时文件主要在以下几个目录下，所以要保证这些目录添加到了Windows的环境变量PATH里。默认安装matlab会自动增加了这些环境变量的。
D:\MATLAB\R2018b\runtime\win64;
D:\MATLAB\R2018b\bin;
若是程序发布到没有安装MATLAB的电脑上，需要用Matlab Compiler编译生成的安装包，本例就是 matAdd\for_redistribution目录下的MyAppInstaller_web.exe。
若只是要独立安装MATLAB运行时库，在MATLAB 命令行里输入 mcrinstaller可以得到离线的MATLAB运行时库安装文件的路径。
>> mcrinstaller
ans ='D:\MATLAB2017b\toolbox\compiler\deploy\win64\MCRInstaller.exe'
- 编写使用DLL内函数matAdd()的代码
在Qt Creator里，为widget.ui上的按钮编写如下的代码。
void Widget::on_btnAdd_clicked()
{
if (!matAddInitialize()) //DLL 初始化
{
ui->textEdit->setText("DLL initialization failed");
return;
}
double vectA[] = { 4 }; //向量A
mwArray matrixA(1,1,mxDOUBLE_CLASS, mxREAL);//定义数组
matrixA.SetData(vectA,1); //将C++ 的一维数组存储到 MATLAB的二维数组
double vectB[] = { 5,6,7}; //向量B
mwArray matrixB(1,3,mxDOUBLE_CLASS, mxREAL);//定义数组
matrixB.SetData(vectB,3); //
//保存计算结果
mwArray matrixC(4,6,mxDOUBLE_CLASS, mxREAL);//定义数组，double类型
int nargout=1;//输出变量个数
matAdd(nargout,matrixC,matrixA,matrixB);//
//读取结果
// int dim=1; //按照维度一维数组读出matrixC
// double av=matrixC.Get(dim,1);
// double bv=matrixC.Get(dim,2);
// double cv=matrixC.Get(dim,3);
ui->textEdit->setText("");
int dim=2; //按照维度二维数组读出matrixC
for (int i = 1; i < 5; i++) //索引从1开始。不是从0开始
{
double av = matrixC.Get(dim, i, 1);
double bv = matrixC.Get(dim, i, 2);
double cv = matrixC.Get(dim, i, 3);
double dv = matrixC.Get(dim, i, 4);
double ev = matrixC.Get(dim, i, 5);
double fv = matrixC.Get(dim, i, 6);
QString str = QString::asprintf("%.0f, %.0f, %.0f, %.0f, %.0f, %.0f", av, bv, cv, dv, ev, fv);
ui->textEdit->append(str);
}
}
-
DLL的初始化
在使用matAdd.dll里的函数之前，必须先初始化。matAddInitialize()是matAdd.h文件里面的库初始化函数。 -
matAdd函数的输入输出参数
mwArray是MATLAB的数组类，MATLAB编译生成的DLL的接口函数的参数都是采用mwArray类型，例如matAdd.h文件中的函数matAdd()的函数原型为：
extern LIB_matAdd_CPP_API void MW_CALL_CONV matAdd(int nargout, mwArray& C, const mwArray& A, const mwArray& B);
不去管那一堆的前缀，函数的4个参数：
int nargout 是输出参数个数，表示后面紧跟着的nargout个变量是输入参数，由matAdd.m文件可知，matAdd()有1个输出参数C
mwArray &C 输出参数，对应于matAdd.m文件里的输出参数C
mwArray &A, const mwArray &B 两个输入参数，对应于matAdd.m文件里的两个输入参数A 和B
由m文件的函数编译生成的C++函数都是这样的参数定义顺序，格式比较统一。
三、mwArray类的使用
Qt 程序要调用matAdd.dll里的函数matAdd()，就需要按照函数原型传递输入和输出参数，主要是mwArray类的使用。例输入参数数组matrixA的定义和传递数据的代码是：
mwArray matrixA(rowCnt,colCnt,mxDOUBLE_CLASS, mxREAL);
matrixA.SetData(vectA,elementCnt);
定义mwArray类型的变量matrixA时，利用构造函数传递了数组的行数、列数、元素类型、实数或复数类型
语句matrixA.SetData(vectA,elementCnt)将 一维向量vectA的数据内容赋值给matrixA，元素个数为elementCnt，等于行数*列数。即使matrixA是一个二维数组，使用SetData赋值时，输入vectA也必须是一个向量，是逐列存储的。
同样赋值matrixB，定义返回矩阵matrixC。
调用matAdd()函数进行计算的代码是：
int nargout=1;//输出变量个数
matAdd(nargout,matrixC,matrixA,matrixB);//C=A+B
得到matrixC之后，需要读取出matrixC的数据内容进行显示。
读取mwArray的某个元素的值用mwArray::Get()函数。函数的第一个变量表示数组维数，维数为1表示数组是向量，获取元素只需一个索引即可，matrixC是一维向量，可以用下面的代码读取数据：
int dim=1; //按照向量读出matrixC
double av=matrixC.Get(dim,1); //第1个元素
double bv=matrixC.Get(dim,2); //第2个元素
double cv=matrixC.Get(dim,3); //第3个元素
维数为2表示数组是二维数组，获取一个元素需要行号和列号。matrixC是向量，也可以看做只有1行的二维数组，所以下面的代码也是可行的
int dim=2; //按照二维数组读出matrixC
double av=matrixC.Get(dim,1,1); //第1行，第1列
double bv=matrixC.Get(dim,1,2);// 第1行，第2列
double cv=matrixC.Get(dim,1,3); // 第1行，第3列
注意：mwArray数组的下标都是从1开始的，与C/C++的数组元素下标从0开始不同。
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编译和运行
代码无语法错误后编译并运行，但是运行时闪退。这是Matlab2017b的一个少见的错误，在本人另一篇博文《Matlab 2017b编译成exe或DLL文件后无法运行的问题及其解决方法》里有描述和解决办法。注意：在Qt Creator里编译时，应选择MSVC2017 64bit编译器，因为在Matlab里是用MSVC 2017 64位编译生成的DLL文件，若在Qt里使用其他的32位编译器将无法正常运行。
编译后，还需要将3个DLL文件复制到编译后的\release目录下，才可以正常运行。其中，matAdd.dll就是我们在MATLAB里编译生成的DLL。另外的SSLEAY32.DLL和LIBEAY32.DLL是从Matlab的安装目录 \bin\win64下复制过来的。
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一切正常后，运行时点击“卷积计算”按钮，就可以得到计算结果，以及绘图。
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按F5调试运行可能会弹出引发异常类型中断弹窗，把弹窗上的勾去掉。再F5运行即可正常调试运行。
本文Qt 5.9 +VS2017 测试项目完整源码下载地址
https://download.csdn.net/download/qing666888/10866757
注：按上述文章修改成自己matlab安装目录才可正常运行
参考文章：
https://blog.csdn.net/hongandyi/article/details/79433623
https://blog.csdn.net/qq_20515461/article/details/84850636