C 呼叫 Matlab 的 function

要將程式的結果用Matlab畫出圖形來，所以也稍微研究一下。
主要是透過Matlab engine 來呼叫 Matlab 提供的函式。

其實不只可以呼叫Matlab來畫圖，也可以直接呼叫 Matlab 提供的數學函式來運算，只是速度有沒有比較快就不知道了，沒有實際去測試過。

【環境設定】
如果是用Visual Studio來寫這樣子的程式的話，要先設定一些專案的屬性

Include
{MATLAB_PATH}\extern\include
{MATLAB_PATH}\extern\include\win32
{MATLAB_PATH}\simulink\win32
Lib
{MATLAB_PATH}\lib\win32\microsoft
{MATLAB_PATH}\lib\win32\
連結器->命令列
libeng.lib libmat.lib libmx.lib libmex.lib

{MATLAB_PATH} 是安裝Matlab 的路徑

【標頭檔】
要 #include "engine.h"

【撰寫程式】
用Matlab 提供的範例程式，這是一個畫出加速度的圖

Engine *ep;
mxArray *T = NULL;

double time[10] = { 0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0 };

if (!(ep = engOpen("\0"))) {
fprintf(stderr, "\nCan't start MATLAB engine\n");
return EXIT_FAILURE;
}

T = mxCreateDoubleMatrix(1, 10, mxREAL);
memcpy((void *)mxGetPr(T), (void *)time, sizeof(time));

engPutVariable(ep, "T", T);

engEvalString(ep, "D = .5.*(-9.8).*T.^2;");

engEvalString(ep, "plot(T,D);");
engEvalString(ep, "title('Position vs. Time for a falling object');");
engEvalString(ep, "xlabel('Time (seconds)');");
engEvalString(ep, "ylabel('Position (meters)');");

mxDestroyArray(T);
engClose(ep);

宣告Matlab engine 以及會用到的變數

Engine *ep;
mxArray *T = NULL;

確定Matlab engine開啟成功

if (!(ep = engOpen("\0"))) {
fprintf(stderr, "\nCan't start MATLAB engine\n");
return EXIT_FAILURE;
}

建立Matlab的陣列，mxCreateDoubleMatrix(mwSize m, mwSize n, mxComplexity ComplexFlag);建立 m * n 的陣列，看是要 real(mxREAL) 或者 complex(mxCOMPLEX)
如果只是要一個單純的變數，mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL)就可以了。

T = mxCreateDoubleMatrix(1, 10, mxREAL);

將數值複製給剛剛宣告的變數

memcpy((void *)mxGetPr(T), (void *)time, sizeof(time));

將變數T傳給Matlab的變數
第二個變數 "T" 是在 Matlab 所使用的變數
第三個變數 T 是在 C 裡面用的變數

engPutVariable(ep, "T", T);

執行 Matlab 的指令，第二個變數是要在 Matlab 要執行的指令
所以看想要在Matlab 做什麼動作，畫圖、數學運算，都可以在這邊進行。
engEvalString(ep, "Matlab 的指令");

engEvalString(ep, "D = .5.*(-9.8).*T.^2;");
engEvalString(ep, "plot(T,D);");
engEvalString(ep, "title('Position vs. Time for a falling object');");
engEvalString(ep, "xlabel('Time (seconds)');");
engEvalString(ep, "ylabel('Position (meters)');");

最後，清空記憶體以及關閉 engine

mxDestroyArray(T);
engClose(ep);

參考資料
Calling MATLAB software from C

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Matlab 呼叫 C 寫成的 function

因為需要，所以有稍微研究了一下。而且，用C的速度比Matlab快太多了。
大致的流程為：
1、Programming in C
2、Using 「mex」 to compile the file to MEX-files
3、Use the function in Matlab

【設定compiler】
要在 Matlab 中呼叫 C 寫成的 function，首先要先設定 compiler。在 Matlab 下編譯 C/C++ 函式庫的指令為 mex ，但在使用 mex 之前，必須先設定編譯器的種類和參數。
在命令提示字元或者在Matlab下 "mex -setup"來選擇所需要的compiler。
會先問你要不要選擇已經安裝的compiler，接下來在選擇所需的compiler即可。


【撰寫 C/C++ 函式】
寫 C/C++ 程式並不難，一開始的困難點在於與 Matlab 的溝通介面。
Gateway Routine 是 Matlab與 C 的一個溝通介面，也是程式的進入點。Gateway Routine就像

void mexFunction(
int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
/* more C code ... */
}


要撰寫Gateway Routine要注意下面幾點：
1、Gateway Routine的命名
2、標頭檔
3、所需的參數
4、Mex-file的命名

Gateway Routine的命名
Gateway Routine的名稱必須為mexFunction。

標頭檔
在程式前端加入 #include "mex.h"

所需的參數
nlhs：呼叫函式時，等號左邊的變數數目，即 plhs 之個數。
plhs：呼叫函式時，等號左邊之變數本體。
nrhs：呼叫函式時，等號右邊的變數數目，即 prhs 之個數。
prhs：呼叫函式時，等號右邊之變數本體。
例如在Matlab的function
[M, I] = larger(A, B);
nlhs=nrhs=2
plhs[0] -> M ，plhs[1] -> I
prhs[0] -> A ，prhs[1] -> B

Mex-File 的命名
檔案名稱必須和在Matlab要呼叫的function 一樣。

最後，進行編譯 mex filename.c 或者 mex filename.cpp 就可以了。

[參考資料]
Building MEX-Files
Creating C Language MEX-Files

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Matlab 記憶體問題

前一陣子要將Matlab語法改成C，結果遇到莫名的記憶體錯誤，迴圈跑的次數太多會掛掉，次數少一點就可以正確跑完，還以為是程式寫錯了，原來是記憶體的限制。應該算是windows XP的問題吧。


以為是程式寫錯，花了兩天在找bug，結果是記憶體的問題。

適用環境
MATLAB 7.0(R14) on 32bit CPU and Windows XP

MATLAB 在 Windows XP 所需要的記憶體超過 1.7GB 時，MATLAB會發生 "out of memory" 的 warning。不管你怎麼增加 physical memory 或 virtual memory 都無法改善這個問題。

其原因在於 Windows XP 限制最多配置 2GB virtual memory 給每一個 process。
所以 MATLAB 預設在 Windwos XP 上只能使用大約 1.5GB 的記憶體。

但是 MATLAB 7.0 之後，開始支援 3GB switch 開機選項。可以藉著修改 C:\boot.ini 的方式，使 Windows XP 對每一個 process 的 virtual memory 配額上限到達 3GB。

如何修改Windows XP 中的 Boot.ini 檔
http://support.microsoft.com/kb/289022
如果您要檢視和編輯 Boot.ini 檔：
1. 以滑鼠右鍵按一下 [我的電腦]，再按 [內容]。
-或-
在 [控制台] 中啟動 [效能及維護] 工具，然後按一下 [系統]。
2. 在 [進階] 索引標籤的 [啟動及修復] 下，按一下 [設定]。
3. 在 [系統啟動] 下，按一下 [編輯]。

然後在最後面加上 /3GB
http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/PAE/PAEmem.mspx

再重新開機即可。

接下來在 Matlab 下 feature('memstats'); 這個指令就可以看到 virtual memory 變成3G囉。

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