【原創】Matlab.NET混合程式設計技巧之直接呼叫Matlab內建函式
在我的上一篇文章【原創】Matlab.NET混編技巧之——找出Matlab內建函式中,已經大概的介紹了matlab內建函式在混合程式設計中的優點,並通過程式找出了matlab中的大部分內建函式,當然更多人關心是如何像我所說得那樣,不用直接編譯,就直接在C#中呼叫這些內建函式。本文就帶你揭開這些謎團。
宣告,這篇文章是需要一點點混合程式設計基礎的,基本概念和過程要懂一點,如果能簡單成功混編一個簡單的計算或者繪圖例子,可以更容易理解。
1.傳統的Matlab.NET混合程式設計步驟
傳統的Matlab.NET混合程式設計有2種方式:
1)Matlab編寫好M函式,利用deploytool編譯m函式生成dll,在C#專案中引用並呼叫;
2)基於介面的編寫方式,也是利用deploytool工具,過程繁瑣一點,對程式設計人員素質要求高一點,但不需要進行繁瑣的資料型別轉換。我的部落格有一篇文章專門介紹了這個混合程式設計方式,也有例子,大家有興趣的可以看看:http://www.cnblogs.com/asxinyu/archive/2013/05/16/3082299.html
不管上面用哪種方式,Matlab和C#混編的基本步驟,大概都是下面的過程:
1) 編寫M函式,並首先在Matlab中測試是正確可以呼叫的。注意命名規範,註釋規範;
2) 使用命令開啟 deploytool工具,設定專案名稱,選擇型別:.NET Assembly,然後新建一個類,並新增編寫好的M函式
3) 編譯,生成dll,並在C#專案中新增引用(還需要引用對應版本的MWArray),利用物件瀏覽器檢視生成dll的方法結構,並根據Matlab和C#的型別轉換規則,進行資料轉換即可, 如果是介面的程式設計,這個過程相對要簡單。
2.深入解析傳統混編所生成的程式碼
2.1 第一步:編寫M函式,並測試可以使用
為了好我們今天的目的相匹配,特意封裝一個簡單的內建函式,plot,來畫一個簡單的圖形,如下所示M函式
1 function PlotTest(n) 2 %編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 3 plot(1:n,1:n); 4 %測試正確,才可以進行下一步工作
注意,混編必須是m函式function的形式才能被呼叫。上述函式簡單測試一下,沒有問題(複雜的函式一定要多測試,否則後續除錯非常困難)。繼續下一步。
2.2 第二步:在Matlab中使用deploytool建立混編專案
在Matlab工作區輸入命令:deploytool,然後得到下面介面,輸入混編專案的名稱,選擇儲存位置,關鍵的是型別那裡一定要選擇".NET Assembly"。如下圖所示:
選擇“OK”之後,下一步matlab介面右側會出現專案解決方案,需要新增類名稱和M檔案。這個類名稱,就是編譯完成之後C#專案中的類物件名稱,然後新增我們剛才上一步編寫的“PlotTest.m”,然後編譯即可,如下圖所示:
到此為止,一個常規 簡單的Matlab.NET混編已經完成了60%了。編譯完成之後,開啟“Package”選項卡,即可看到生成的dll檔案,然後點選右鍵,開啟資料夾即可,如下圖所示:
2.3 檢視混編生成的程式碼
這個過程很關鍵,其實包含很多資訊,只不過95%以上的人都沒有注意到其實混編生成的dll是有原始檔的,通過檢視原始檔就應該知道混編的原理,只不過這是matlab自動生成 而已。那看看生成的原始碼吧。
開啟Matlab混編專案的目錄,可以看到有2個資料夾,"distrib”,“src”2個資料夾。"distrib"資料夾就是上面圖中生成的dll,注意有2個dll,1個是“專案名稱.dll”,一個是“專案名稱Native.dll”,這2個dll的差別可以通過"distrib"資料夾原始碼來觀察。“distrib”就是原始碼的資料夾。如下圖所示,src資料夾的檔案示意圖:
我們2.2中新建的類名是TestDemo,所以生成的的原始碼名稱也是TestDemo,看看這2個cs檔案中的程式碼,同時類的方法也可以在VS中通過物件瀏覽器來檢視dll有哪些方法以及方法的引數型別。直接貼這2個cs檔案的程式碼,順便解釋和對比下:
TestDemo.cs檔案原始碼:
1 /* 2 * MATLAB Compiler: 4.17 (R2012a) 3 * Date: Mon Sep 09 16:19:01 2013 4 * Arguments: "-B" "macro_default" "-W" "dotnet:PlotTest,TestDemo,0.0,private" "-T" 5 * "link:lib" "-d" "D:\Work\DevelopMent_SVN\Matlab\MatlabBlog\PlotTest\src" "-w" 6 * "enable:specified_file_mismatch" "-w" "enable:repeated_file" "-w" 7 * "enable:switch_ignored" "-w" "enable:missing_lib_sentinel" "-w" "enable:demo_license" 8 * "-v" "class{TestDemo:D:\Work\DevelopMent_SVN\Matlab\MatlabBlog\PlotTest.m}" 9 */ 10 using System; 11 using System.Reflection; 12 using System.IO; 13 using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays; 14 using MathWorks.MATLAB.NET.Utility; 15 16 #if SHARED 17 [assembly: System.Reflection.AssemblyKeyFile(@"")] 18 #endif 19 20 namespace PlotTest 21 { 22 23 /// <summary> 24 /// The TestDemo class provides a CLS compliant, MWArray interface to the M-functions 25 /// contained in the files: 26 /// <newpara></newpara> 27 /// D:\Work\DevelopMent_SVN\Matlab\MatlabBlog\PlotTest.m 28 /// <newpara></newpara> 29 /// deployprint.m 30 /// <newpara></newpara> 31 /// printdlg.m 32 /// </summary> 33 /// <remarks> 34 /// @Version 0.0 35 /// </remarks> 36 public class TestDemo : IDisposable 37 { 38 #region Constructors 39 40 /// <summary internal= "true"> 41 /// The static constructor instantiates and initializes the MATLAB Compiler Runtime 42 /// instance. 43 /// </summary> 44 static TestDemo() 45 { 46 if (MWMCR.MCRAppInitialized) 47 { 48 Assembly assembly= Assembly.GetExecutingAssembly(); 49 50 string ctfFilePath= assembly.Location; 51 52 int lastDelimiter= ctfFilePath.LastIndexOf(@"\"); 53 54 ctfFilePath= ctfFilePath.Remove(lastDelimiter, (ctfFilePath.Length - lastDelimiter)); 55 56 string ctfFileName = "PlotTest.ctf"; 57 58 Stream embeddedCtfStream = null; 59 60 String[] resourceStrings = assembly.GetManifestResourceNames(); 61 62 foreach (String name in resourceStrings) 63 { 64 if (name.Contains(ctfFileName)) 65 { 66 embeddedCtfStream = assembly.GetManifestResourceStream(name); 67 break; 68 } 69 } 70 mcr= new MWMCR("", 71 ctfFilePath, embeddedCtfStream, true); 72 } 73 else 74 { 75 throw new ApplicationException("MWArray assembly could not be initialized"); 76 } 77 } 78 79 80 /// <summary> 81 /// Constructs a new instance of the TestDemo class. 82 /// </summary> 83 public TestDemo() 84 { 85 } 86 87 88 #endregion Constructors 89 90 #region Finalize 91 92 /// <summary internal= "true"> 93 /// Class destructor called by the CLR garbage collector. 94 /// </summary> 95 ~TestDemo() 96 { 97 Dispose(false); 98 } 99 100 101 /// <summary> 102 /// Frees the native resources associated with this object 103 /// </summary> 104 public void Dispose() 105 { 106 Dispose(true); 107 108 GC.SuppressFinalize(this); 109 } 110 111 112 /// <summary internal= "true"> 113 /// Internal dispose function 114 /// </summary> 115 protected virtual void Dispose(bool disposing) 116 { 117 if (!disposed) 118 { 119 disposed= true; 120 121 if (disposing) 122 { 123 // Free managed resources; 124 } 125 126 // Free native resources 127 } 128 } 129 130 131 #endregion Finalize 132 133 #region Methods 134 135 /// <summary> 136 /// Provides a void output, 0-input MWArrayinterface to the PlotTest M-function. 137 /// </summary> 138 /// <remarks> 139 /// M-Documentation: 140 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 141 /// </remarks> 142 /// 143 public void PlotTest() 144 { 145 mcr.EvaluateFunction(0, "PlotTest", new MWArray[]{}); 146 } 147 148 149 /// <summary> 150 /// Provides a void output, 1-input MWArrayinterface to the PlotTest M-function. 151 /// </summary> 152 /// <remarks> 153 /// M-Documentation: 154 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 155 /// </remarks> 156 /// <param name="n">Input argument #1</param> 157 /// 158 public void PlotTest(MWArray n) 159 { 160 mcr.EvaluateFunction(0, "PlotTest", n); 161 } 162 163 164 /// <summary> 165 /// Provides the standard 0-input MWArray interface to the PlotTest M-function. 166 /// </summary> 167 /// <remarks> 168 /// M-Documentation: 169 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 170 /// </remarks> 171 /// <param name="numArgsOut">The number of output arguments to return.</param> 172 /// <returns>An Array of length "numArgsOut" containing the output 173 /// arguments.</returns> 174 /// 175 public MWArray[] PlotTest(int numArgsOut) 176 { 177 return mcr.EvaluateFunction(numArgsOut, "PlotTest", new MWArray[]{}); 178 } 179 180 181 /// <summary> 182 /// Provides the standard 1-input MWArray interface to the PlotTest M-function. 183 /// </summary> 184 /// <remarks> 185 /// M-Documentation: 186 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 187 /// </remarks> 188 /// <param name="numArgsOut">The number of output arguments to return.</param> 189 /// <param name="n">Input argument #1</param> 190 /// <returns>An Array of length "numArgsOut" containing the output 191 /// arguments.</returns> 192 /// 193 public MWArray[] PlotTest(int numArgsOut, MWArray n) 194 { 195 return mcr.EvaluateFunction(numArgsOut, "PlotTest", n); 196 } 197 198 199 200 /// <summary> 201 /// This method will cause a MATLAB figure window to behave as a modal dialog box. 202 /// The method will not return until all the figure windows associated with this 203 /// component have been closed. 204 /// </summary> 205 /// <remarks> 206 /// An application should only call this method when required to keep the 207 /// MATLAB figure window from disappearing. Other techniques, such as calling 208 /// Console.ReadLine() from the application should be considered where 209 /// possible.</remarks> 210 /// 211 public void WaitForFiguresToDie() 212 { 213 mcr.WaitForFiguresToDie(); 214 } 215 216 217 218 #endregion Methods 219 220 #region Class Members 221 222 private static MWMCR mcr= null; 223 224 private bool disposed= false; 225 226 #endregion Class Members 227 } 228 }View Code
TestDemoNative.cs檔案原始碼:
1 /* 2 * MATLAB Compiler: 4.17 (R2012a) 3 * Date: Mon Sep 09 16:19:01 2013 4 * Arguments: "-B" "macro_default" "-W" "dotnet:PlotTest,TestDemo,0.0,private" "-T" 5 * "link:lib" "-d" "D:\Work\DevelopMent_SVN\Matlab\MatlabBlog\PlotTest\src" "-w" 6 * "enable:specified_file_mismatch" "-w" "enable:repeated_file" "-w" 7 * "enable:switch_ignored" "-w" "enable:missing_lib_sentinel" "-w" "enable:demo_license" 8 * "-v" "class{TestDemo:D:\Work\DevelopMent_SVN\Matlab\MatlabBlog\PlotTest.m}" 9 */ 10 using System; 11 using System.Reflection; 12 using System.IO; 13 using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays; 14 using MathWorks.MATLAB.NET.Utility; 15 16 #if SHARED 17 [assembly: System.Reflection.AssemblyKeyFile(@"")] 18 #endif 19 20 namespace PlotTestNative 21 { 22 23 /// <summary> 24 /// The TestDemo class provides a CLS compliant, Object (native) interface to the 25 /// M-functions contained in the files: 26 /// <newpara></newpara> 27 /// D:\Work\DevelopMent_SVN\Matlab\MatlabBlog\PlotTest.m 28 /// <newpara></newpara> 29 /// deployprint.m 30 /// <newpara></newpara> 31 /// printdlg.m 32 /// </summary> 33 /// <remarks> 34 /// @Version 0.0 35 /// </remarks> 36 public class TestDemo : IDisposable 37 { 38 #region Constructors 39 40 /// <summary internal= "true"> 41 /// The static constructor instantiates and initializes the MATLAB Compiler Runtime 42 /// instance. 43 /// </summary> 44 static TestDemo() 45 { 46 if (MWMCR.MCRAppInitialized) 47 { 48 Assembly assembly= Assembly.GetExecutingAssembly(); 49 50 string ctfFilePath= assembly.Location; 51 52 int lastDelimiter= ctfFilePath.LastIndexOf(@"\"); 53 54 ctfFilePath= ctfFilePath.Remove(lastDelimiter, (ctfFilePath.Length - lastDelimiter)); 55 56 string ctfFileName = "PlotTest.ctf"; 57 58 Stream embeddedCtfStream = null; 59 60 String[] resourceStrings = assembly.GetManifestResourceNames(); 61 62 foreach (String name in resourceStrings) 63 { 64 if (name.Contains(ctfFileName)) 65 { 66 embeddedCtfStream = assembly.GetManifestResourceStream(name); 67 break; 68 } 69 } 70 mcr= new MWMCR("", 71 ctfFilePath, embeddedCtfStream, true); 72 } 73 else 74 { 75 throw new ApplicationException("MWArray assembly could not be initialized"); 76 } 77 } 78 79 80 /// <summary> 81 /// Constructs a new instance of the TestDemo class. 82 /// </summary> 83 public TestDemo() 84 { 85 } 86 87 88 #endregion Constructors 89 90 #region Finalize 91 92 /// <summary internal= "true"> 93 /// Class destructor called by the CLR garbage collector. 94 /// </summary> 95 ~TestDemo() 96 { 97 Dispose(false); 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161 } 162 163 164 /// <summary> 165 /// Provides the standard 0-input Object interface to the PlotTest M-function. 166 /// </summary> 167 /// <remarks> 168 /// M-Documentation: 169 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 170 /// </remarks> 171 /// <param name="numArgsOut">The number of output arguments to return.</param> 172 /// <returns>An Array of length "numArgsOut" containing the output 173 /// arguments.</returns> 174 /// 175 public Object[] PlotTest(int numArgsOut) 176 { 177 return mcr.EvaluateFunction(numArgsOut, "PlotTest", new Object[]{}); 178 } 179 180 181 /// <summary> 182 /// Provides the standard 1-input Object interface to the PlotTest M-function. 183 /// </summary> 184 /// <remarks> 185 /// M-Documentation: 186 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 187 /// </remarks> 188 /// <param name="numArgsOut">The number of output arguments to return.</param> 189 /// <param name="n">Input argument #1</param> 190 /// <returns>An Array of length "numArgsOut" containing the output 191 /// arguments.</returns> 192 /// 193 public Object[] PlotTest(int numArgsOut, Object n) 194 { 195 return mcr.EvaluateFunction(numArgsOut, "PlotTest", n); 196 } 197 198 199 /// <summary> 200 /// Provides an interface for the PlotTest function in which the input and output 201 /// arguments are specified as an array of Objects. 202 /// </summary> 203 /// <remarks> 204 /// This method will allocate and return by reference the output argument 205 /// array.<newpara></newpara> 206 /// M-Documentation: 207 /// 編寫一個簡單的函式,對plot進行簡單封裝一下 208 /// </remarks> 209 /// <param name="numArgsOut">The number of output arguments to return</param> 210 /// <param name= "argsOut">Array of Object output arguments</param> 211 /// <param name= "argsIn">相關推薦
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