在MATLAB环境下访问外部函数的共享库文件,必须首先把该库文件加载到内存中。一旦加载成功,就能直接在MATLAB中直接请求关于函数的任何信息。而当不再需要该库时,就应当及时把库文件从内存中卸载以节省内存开销。
加载库
语法:loadlibrary(‘shrlib’,’hfile’)
其中shrlib为加载的动态链接库文件名(filename.dll),hfile为头文件名,它包含函数原型。例如,当加载包含MATLAB中mx程序的libmx库时,可以使用下列语句。
hfile=[matlabroot’\extern\include\matrix.h’];
loadlibray(‘libmx’, hfile)
卸载库
语法:unloadlibrary libmx
使用两个函数可以获取加载库的信息:
libfunctions(‘libname’)  or libfunctions libname
libfunctionsview(‘libname’)  or libfunctionsview  libname
这两个函数的不同之处在于显示结果的方式不同,后者是以图形的方式显示在新的窗口中。而前者返回库libmx中有哪些可用的函数。请看示例:
libfunctions libmx
Methods for class lib.libmx:
mxAddField                  mxGetFieldNumber      mxIsLogicalScalarTrue
mxArrayToString                mxGetImagData        mxIsNaN
mxCalcSingleSubscript            mxGetInf              mxIsNumeric
mxCalloc                    mxGetIr              mxIsObject
mxClearScalarDoubleFlag          mxGetJc              mxIsOpaque
mxCreateCellArray                mxGetLogicals        mxIsScalarDoubleFlagSet
如果加上命令开头-full,则可以显示函数返回值的细节。
libfunctions libmx -full
Methods for class lib.libmx:
[mxClassID, MATLAB array] mxGetClassID(MATLAB array)
[lib.pointer, MATLAB array] mxGetData(MATLAB array)
[MATLAB array, voidPtr] mxSetData(MATLAB array, voidPtr)
[lib.pointer, MATLAB array] mxGetPr(MATLAB array)
[MATLAB array, doublePtr] mxSetPr(MATLAB array, doublePtr)
uint8 mxIsFinite(double)
uint8 mxIsInf(double)
值得注意的是,这两个函数返回值的类型均是MATLAB的数据类型,虽然函数是利用C语言编写的。
调用库函数
一旦库函数被加载到了内存空间,只要指定库名、函数名和变量就可以使用calllib函数调用库中的任何函数了。语法格式:
calllib(‘libname’,’funcname’,arg1,…,argn)
下列语句显示如何操作:
hfile=['C:\MATLAB7\extern\include\matrix.h'];
loadlibrary(‘libmx’,hfile);
y=rand(4,7,2);  %produce a 3D array, there are 56 elements in it
calllib(‘libmx’,’mxGetNumberOfElements’,y)
ans=
56
Calllib(‘libmx’,’mxGetClassID’,y)
ans=
mxDouble_CLASS
传递变量
当调用外部库里的函数时,该为函数提供哪种类型的变量呢?MATLAB的extern\examples\shrlib\shrlibsample库里对每一种特殊的变量类型都作出了说明。但我们首先必须把该库文件的路径添加到MATLAB的搜索路径中来,或者使该库文件所在的目录成为当前目录,两种做法的命令如下。
addpath(‘C:\MATLAB7\extern\examples\shrlib’)
cd(‘C:\MATLAB7\extern\examples\shrlib’)
下面的例子就是加载该库并显示了其中的一些函数。
loadlibrary shrlibsample shrlibsample.h
libfunctions shrlibsample –full
执行上述两行后,返回:
Functions in library shrlibsample:
[double, doublePtr] addDoubleRef(double, doublePtr, double)
double addMixedTypes(int16, int32, double)
[double, c_structPtr] addStructByRef(c_structPtr)
double addStructFields(c_struct)
c_structPtrPtr allocateStruct(c_structPtrPtr)
voidPtr deallocateStruct(voidPtr)
doublePtr multDoubleArray(doublePtr, int32)
[lib.pointer, doublePtr] multDoubleRef(doublePtr)
int16Ptr multiplyShort(int16Ptr, int32)
string readEnum(Enum1)
[string, string] stringToUpper(string)
这里所有的函数都是用C语言编写的。
一些通用的规则
在函数的输入输出变量问题上,以下几点应注意:
1.许多变量类型,象int32、double与C语言的数据类型非常相象。这些变量只需要传递MATLAB型的数据就可以了。
2.而有些C语言的变量类型,象**double、还有预定义型与标准MATLAB数据类型是完全不同
的。这种情况下,有两种选择,要么给外部函数的入参传递标准的MATLAB数据类型,让MATLAB程序自动转化,要么先使用MATLAB提供的转化函数,如libstruct、libpointer自己转化。关于转化,可以参考Data Conversion。
3.C语言通常可以按形参传递变量,但MATLAB不支持这种做法,不过可以创造MATLABPtr或PtrPtr型的变量,去兼容C语言的形参。
4.C语言通常还可以通过形参来返回输入变量的值,而MATLAB需要额外的变量来获得返回值。
传递变量的通用规则
1.库函数传递形参时,标量不必非得声明。
2.如果库函数使用单下标来引用二维矩阵元素时,请记住,C语言是逐行处理矩阵元素,而MATLAB是按列优先处理的。因此迎合C语言的习惯,可以在给MATLAB函数传递变量之前把矩阵进行转置,从函数返回后再转置回来就行了。
3.由上可知,当传递的矩阵超过二维时,MATLAB会改变矩阵的行列结构,为了确保矩阵的结构不被破坏,可以事先记录矩阵的结构,在调用结束后利用reshape函数还原即可。例如:
vs=size(vin);    %suppose the dimention of vector vin is 2-by-5-by2
vout=calllib(‘shrlibsample’,’multDoubleArray’,vin,20);  %dimention have been altered
ans=
    2  10
vout=reshape(vout,vs);    %Restore the array to 2-by-5-by-2
size(vout)
ans=
    2  5  2
4.当支持可选参数时,可用一空矩阵来传递一个NULL型参数。这是在变量为Ptr或PtrPtr型时唯一的选择。
传参
外部库的许多函数是传递形参的,为了能与这些函数交互,MATLAB通常传递一个叫“指针对象”的变量,不过别把它与传参混同了。
数据转化
在多数情况下,传递给外部库函数或从外部库函数返回的数据类型自动被MATLAB转化,然而,或许你偶尔也希望有些时侯能手动转化:
1.当需要传递相同的数据给一系列库函数时,可能手动转化要比让MATLAB自动转化更为明智,更能节省时间。
2.当传递大结构的数据时,手动转化数据使之匹配C结构而不是直接采用通用的MATLAB型数据的做法,比直接使用libstruct函数把C结构型的数据转换成MATLAB型数据更能节省内存。
3.当外部函数使用超过一层引用(例如,指向指针的指针变量double **)时,用libpointer函数构造一个参数,比直接让MATLAB自动转化数据要好。
原始类型
共享库接口支持所有标准C数据类型。下表显示了C与MATLAB等价的数据类型。
C类型(32位机器)
等价MATLAB类型
char, byte
int8
unsigned char, byte
uint8
short
int16
unsigned short
uint16
int, long
int32
unsigned int, unsigned long
uint32
enum函数
float
single
double
double
char *
string(1-by-n char array)
下表显示的lib.pointer类中的数据类型,非MATLAB标准类型
C数据类型(32位机器)
扩展MATLAB数据类型
integer pointer types (int *)
(u) int (size) Ptr
float *
singlePtr
double *
doublePtr
mxArray *
MATLAB array
void *
voidPtr
type **
same as typePtr with an added ,double ** is doublePtrPtr)
MATLAB可以自动把转化数据为外部库函数所需要的任何原型数据,这就意味着可以传递一个双精度型数据给一个8位整数型变量。下述C函数接受短整型、整型和双精度型数据: