VS2015调用matlab Plot函数

最近经常采用Matlab仿真，然后C语言实现，最后需要将计算结果使用Qt的qwt或者matlab中的plot函数绘图。

因此想借用matlab的plot函数接口，使用VS2015来编写信号处理代码，最后通过绘图来验证。

参考博客：

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

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

非常感谢！

一、VS2015调用Matlab2016a进行绘图

运行环境

Windows 10 64bit

Visual Studio Community 2015/2017

Matlab 2016a

1.1 检查Matlab对C++编译器的支持情况

打开Matlab，在命令行中输入

mex -setup

如下图所示，此时Matlab已经可以识别VC++ 2015。

以管理员身份运行命令提示符，切换到"matlab.exe"的路径，输入下方命令进行注册。

 

若不注册，在使用engOpen()打开Matlab引擎会提示失败。

二、VS配置及代码示例

 测试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，由于matlab是在64位环境下安装的，对应的库文件也只有64位的，因此我们的vs工程是在X64平台的。

打开工程属性页，在“调试”选项中，添加“PATH=<Matlab安装路径\bin\win64>”，否则会提示找不到dll。 （PATH=D:\Program Files\MATLAB\R2016a\bin\win64）

在“VC++目录”中：

“可执行文件目录”中添加“Matlab安装路径\bin\win64”，（D:\Program Files\MATLAB\R2016a\bin\win64）
“包含目录”中添加“Matlab安装路径\extern\include”， （D:\Program Files\MATLAB\R2016a\extern\include）
“库目录”中添加“Matlab安装路径\extern\lib\win64\microsoft” （D:\Program Files\MATLAB\R2016a\extern\lib\win64\microsoft）

如下图所示。

在“链接器”-“输入”中，“附加依赖项”中添加“libmat.lib”，“libeng.lib”，“libmx.lib”，“libmex.lib”，如下图所示。

Demo编译后即可调用Matlab进行画图，如下图所示。

三、引擎讲解

在VS中调用matlab引擎
包含头文件

#include "engine.h"

打开引擎

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

向matlab工作空间设置/获取数据常用的函数

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

设置一个变量数组的值

mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name)获取一个变量

int engEvalString(Engine* ep, const char* string)执行Matlab表达式

关闭引擎

if(pEng)
    engClose(pEng);

　　

正弦波代码示例：

#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);//创建matlab存储数据的指针
    mxArray *Y = mxCreateDoubleMatrix(1, dataNum, mxREAL);

    memcpy(mxGetPr(X), xtemp, dataNum * sizeof(double)); //数据复制
    memcpy(mxGetPr(Y), ytemp, dataNum * sizeof(double));

    if ((ret = engPutVariable(eg, "X", X)) != 0)   //把数据传递到matlab工作空间,并命名为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)");//运行绘图命令
    getchar();
    if(eg)
        engClose(eg);
    return 0;
}

编写matlab命令封装函数
从上面的编程可以看出，调用matlab进行绘图过程也显得比较繁琐，例如要创建变量，复制内存数据，运行命令表达式等一系列操作。为了像在matlab中一样调用运行matlab命令的体验，可以把matlab的命令封装成c语言的函数。例如，下面是对plot命令的封装:

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

//忽略4096错误
#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;
}

　　

这样使用起matlab命令就方便多了，例如我要用c语言里运算的数据来画图，直接调用封装的函数就可以了

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

上面参数含义

eg：指向打开的matlab引擎指针

xtemp：x坐标数据

ytemp：y轴坐标数据

dataNum：数据个数

“-r”:线型，颜色（还可以设置标记例如“–r*”）

1：线宽

5：标记大小

这样就不用关心数据是怎样传递数据到matlab和怎样运行画图命令的。封装函数写得好些，就可以像matlab里面使用更像，例如直接设置线型，线宽。
 

　　

四、小结
以前对c算法进行测试时，需要把c产生的数据导数到matlab，再进行绘图，看效果。这样既要写c语言程序，还得专门写matlab程序进行测试，而且要绘制动态图形就特别麻烦。现在这样通过直接在c/c++调用matlab引擎进行数据可视化处理，可以在C语言环境里，调用matlab几乎所有命令。要是把matlab命令封装好，就跟在matlab里画图一样方便，可以极大提高开发效率。