MATLAB 程式設計入門篇 MATLAB 編譯器

MATLAB 程式設計入門篇 MATLAB 編譯器 張智星 jang@cs.nthu.edu.tw http://www.cs.nthu.edu.tw/~jang 清大資工系多媒體檢索實驗室

14-1 MATLAB編譯器簡介 • MATLAB編譯器具有下列功能： • 產生獨立應用程式（Stand-alone Applications） • 應用程式能夠具有MATLAB的完整功能 • 可以在沒有安裝 MATLAB的電腦上執行 • 產生C或C++的程式庫： • 含動態程式庫（Dynamically Linked Libraries，簡稱DLL，用於微軟視窗系統）或共享程式庫（Shared Libraries，用於UNIX/LINUX系統） • 可用於任何外部應用程式 • 可以在沒有安裝 MATLAB的電腦上執行

14-1 MATLAB編譯器簡介 • 軟體元件： • 例如 Java 類別庫（Java Classes）、Excel 增益程式（Excel Add-ins）、COM 及.NET 物件等，這些軟體元件的產生 • 需要使用MATLAB Builder

14-1 MATLAB編譯器簡介 • 進入範例說明前，必須先設定電腦上的C編譯器，以便用於MATLAB編譯器，方法如下述 • 在MATLAB命令視窗下輸入「mbuild -setup」，系統回應如下： Please choose your compiler for building standalone MATLAB applications: Would you like mbuild to locate installed compilers [y]/n?

14-1 MATLAB編譯器簡介 • 輸入「y」之後，按下 Enter，系統回應如下： • 這些C編譯器是MATLAB在你的電腦自動偵測出來的結果（所以在不同的電腦會得到不同的結果） Select a compiler: [1] Lcc C version 2.4.1 in C:\PROGRAM FILES\MATLAB\R2006A\sys\lcc [2] Microsoft Visual C/C++ version 8.0 in C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8 [3] Microsoft Visual C/C++ version 6.0 in C:\PROGRA~1\MIAF9D~1 [0] None Compiler:

提示 • 若在上述過程中，出現錯誤訊息，你可以先進行「mex -setup」，再進行「mbuild -setup」，可能就可以解決你的問題。

14-2 產生獨立應用程式 • 若要MATLAB編譯器將一個MATLAB函式編譯成獨立應用程式，所使用的指令是mcc，格式如下 • mcc –m userFunc.m • 先撰寫一個 MATLAB 函式myEigValue.m • 範例14-1：myEigValue/myEigValue.m function eigValue = myEigValue(mat) %myEigValue: Generate the eigenvalues of the given matrix if (isstr(mat)) % 若輸入是字串，轉成數值 mat=eval(mat); end [a, b] = eig(mat); eigValue=diag(b); disp(eigValue); % 顯示固有值eigenValue

14-2 產生獨立應用程式 • 測試此範例，可以在MATLAB命令視窗輸入： • myEigValue(magic(5)); • 即可在螢幕顯示一個5X5 的魔術方陣所對應的固有值

提示 • 在將此MATLAB函式編譯成為可執行檔的過程中，會產生一些額外檔案，所以你必須將本範例由光碟拷貝至硬碟，才能進行以下的操作。

14-2 產生獨立應用程式 • 將myEigValue.m 轉換成myEigValue.exe，有一些細節要特別小心： • myEigValue.exe 將使用命列列參數的方式來得到輸入方陣，所以myEigValue.m 必須先使用eval 將輸入字串轉為方陣。 • myEigValue.m 必須使用disp 結果印在螢幕上，以方便myEigValue.exe 來印出同樣的結果。

14-2 產生獨立應用程式 • 接著，我們在MATLAB命令視窗下，將工作目錄改變至myEigValue.m 所在的目錄 • 然後使用下列命令來將myEigValue.m 編譯成myEigValue.exe，如下： • mcc –m myEigValue.m • 經過半分鐘的時間，就會完成編譯，並產生數個檔案，包含一個可執行檔 myEigValue.exe • 若要測試此可執行檔，可以直接在DOS 命令視窗下輸入： • myEigValue.exe magic(5)

14-2 產生獨立應用程式 • 即可在螢幕顯示一個5X5 的魔術方陣所對應的固有值 • 若要輸入一個特定的方陣，可以使用類雙引號來包住代表方陣的字串，範例如下： • myEigValue.exe "[1 2 3; 3 2 1; 1 1 1]"

提示 • 在第一次執行myEigValue.exe時，會產生myEigValue_mcr 目錄，以便使用MATLAB的程式庫，所以花的時間會比較久一點。之後再執行myEigValue.exe，就會直接取用速度就會變快了。

14-2 產生獨立應用程式 • 使用mcc 時，還有幾點要注意： • 如果你的MATLAB 函式有呼叫任何你自己定義的函式，要一併放進來編譯。 • 如果只是要產生C程式碼，而不產生可執行檔，可以使用「mcc –mc myEigValue.m」（c 代表只產生C 語言的包裝程式檔案）。 • 如果要檢視MATLAB編譯器在編譯時所產生的訊息，可以使用「mcc –mv myEigValue.m」（v 代表verbose）。 • 如果你的函式沒有用到繪圖功能，可以使用「mcc –m –R –nojvm myFunc.m」，以減小所產生的檔案大小。

14-2 產生獨立應用程式 • 若要將編譯後所產生的可執行檔案搬到其他電腦上執行，必須將下列檔案放在一起，才能順利執行： • myEigValue.exe • myEigValue.ctf • myEigValue.ctf 用來記錄各種資訊，讓myEigValue.exe在第一次執行時，可以產生myEigValue_mcr目錄 • mcr代表MATLAB Compiler Runtime，用來存放myEigValue.exe會取用到的MATLAB程式庫

14-3 產生共享資料庫 • 使用MATLAB編譯器可以產生共享程式庫（Shared Libraries），包含所有由使用者定義的函式，以便讓其他獨立應用程式來呼叫。 • 產生一個共享程式庫。首先先定義這兩個MATLAB 函式 • 範例14-2：sharedLibrary/myMatMultiply.m function out = myMatMultiply(mat1, mat2) %myMatEig: Generate the product of two given matrices out=mat1*mat2;

14-3 產生共享資料庫 • 範例14-3：sharedLibrary/myMatInv.m • 接著將這兩個MATLAB 函式編譯成共享程式庫，程式庫名稱為matLib，所使用的指令如下 • mcc -B csharedlib:matLib myMatInv.m myMatMultiply.m • 此時會在工作目錄下產生數個檔案，主檔名都是matLib，這些檔案即是matLib 程式庫 function invMat = myMatInv(mat) %myMatInv: Generate the inverse matrix of the given matrix invMat=inv(mat);

14-3 產生共享資料庫 • 可以使用一般獨立應用程式來呼叫這個程式庫內所定義的函式。 • 程式庫是由兩個MATLAB 函式編譯所得，因此我們可以得到兩個對應的C函式，分別是mlfMyMatInv 及mlfMyMatMultiply，對應關係如下： • out=myMatInv(in)  mlfMyMatInv(1, &out, in); • out=myMatMultiply(in1, in2)  mlfMyMatMultiply(1, &out, in1, in2);

14-3 產生共享資料庫 • 使用matLib 程式庫來呼叫這兩個C函式的獨立應用程式範例如下 • 範例10-4：myMatLibMain.c /*=================================================== * 此範例程式可以呼叫MATLAB 編譯器所產生的程式庫matLib * Roger Jang, 20080211 *==================================================*/ #include <stdio.h> #include "matLib.h" /* 顯示C資料型態為mxArray 的雙倍精準陣列 */ void matDisplay(const mxArray* in){

14-3 產生共享資料庫 int i, j; int rowNum = mxGetM(in); /* 橫列個數 */ int colNum = mxGetN(in); /* 直行個數 */ double *data = mxGetPr(in); /* 指到輸入陣列中的雙倍精準資料 */ /* 印出資料 */ for(i=0; i<colNum; i++){ for(j=0; j<rowNum; j++) printf("%4.2f\t", data[j*colNum+i]); printf("\n"); } printf("\n"); } /* 主要工作函式 */ void *mainFunction(int *errorCode){

14-3 產生共享資料庫 mxArray *in1, *in2; /* 定義送到程式庫函式的輸入矩陣 */ mxArray *out = NULL; /* 定義程式庫函式的輸出矩陣 */ double data[] = {1, 3, 5, 2, 4, 6, 0, 8, 9}; /* 測試用的資料 */ /*確認此應用程式已經被正確地啟始 */ if(!mclInitializeApplication(NULL, 0)){ fprintf(stderr, "錯誤：無法啟始應用程式！\n"); *errorCode=-1; return; } /*確認程式庫matLib已經被正確地啟始 */ if (!matLibInitialize()){ fprintf(stderr,"錯誤：無法啟始程式庫！\n"); *errorCode=-2; return;

14-3 產生共享資料庫 } /* 創造輸入矩陣 */ in1 = mxCreateDoubleMatrix(3, 3, mxREAL); in2 = mxCreateDoubleMatrix(3, 3, mxREAL); /* 將data 中的資料拷貝至in1 */ memcpy(mxGetPr(in1), data, 9*sizeof(double)); /* 將data 中的資料拷貝至in2 */ memcpy(mxGetPr(in2), data, 9*sizeof(double)); /* 呼叫由MATLAB 編譯器產生的程式庫matLib 中的函式 */ /* 計算矩陣相乘 */ mlfMyMatMultiply(1, &out, in1, in2); printf("矩陣相乘的結果：\n"); matDisplay(out); mxDestroyArray(out); out=NULL; /* 收回配置給out 的記憶體 */

14-3 產生共享資料庫 /* 計算反矩陣 */ mlfMyMatInv(1, &out, in1); printf("計算反矩陣的結果：\n"); matDisplay(out); mxDestroyArray(out); out=NULL; /* 收回配置給out 的記憶體 */ /* 收回配置給in1 和in2 的記憶體 */ mxDestroyArray(in1); in1=NULL; mxDestroyArray(in2); in2=NULL; /* 呼叫matLibTerminate() 以終止應用程式庫 */ matLibTerminate(); /* 呼叫mclTerminateApplication() 以終止此應用程式 */ mclTerminateApplication(); }

14-3 產生共享資料庫 /* 主程式 */ int main(){ int errorCode=0; mainFunction(&errorCode); return(errorCode); } • 若要編譯此獨立程式，可在MATLAB 命令視窗輸入如下： • mbuild myMatLibMain.c matLib.lib • 此時即可產生獨立應用程式myMatLibMain.exe，只要在DOS 命令視窗下輸入「myMatLibMain」，即可看到此程式碼執行的結果。

MATLAB 程式設計入門篇 MATLAB 編譯器