C#和MatLab的混合编程（充分利用二者的优势）

C#和MatLab的混合编程，充分利用了winform的直观显示和matlab的强大计算能力。在此以一个小例子的形式给大家讲述一下二者混合编程的实现。

一、软件的配置说明

C#版本：VS2010；MatLab版本：MatLab2011a

二、制作matLab的C# dll文件

2.1首先写一个M文件（实现你想要的函数执行形式）

以网上down了一个M文件（实现基本的绘图功能），内容见下表，

function test(h,D)
for x=-10:0.1:10,
   if x>D
       y=h;
       hold on;
       plot(x,y)
   elseif x<-D
       y=-h;  
       hold on;
       plot(x,y)
   else
       y=h/(D*x);
       hold on;
       plot(x,y)
   end
end

 2.2 创建制作的dll文件的工程

在MatLab的命令窗口中，输入deploytool，或者利用菜单选项，file-new-deployment project打开创建dll文件的工程创建窗口，如下图所示。

在图中，主要分为以下三部分，Name：你想要命名的名字，prj是工程的后缀（一般不忽略）；location：创建工程的储存位置；type：针对c#而言，我们需要选择.net assembly这一项；点击Ok选项，工程已经创建完毕。下一步就是向工程中加入你想要的方法等元素。

2.3 向所建工程中添加对应的元素

上述过程中，就相当于在C#中创建了Untitled2的命名空间，需要在此添加对应的类和方法。基于上述的例子，下一步，我们在窗体菜单中  destop-.netAssembly-点击选择，见下图所示。

在上面Classes是你自己对应编写了一个类，然后向里面添加Add files，也就是你之前编写的M文件，经过编译之后，就在对应的工程文件中，形成你所需要的dll文件。下一步我们如何在C#中利用对应的dll文件。

三、如何在C#中利用Matlab制作的dll文件

3.1首先，将matlab中对应的刚编写好的untitled的dll文件，同时从C：\Programs\Files\MatLab\R2011a\toolbox\dotnetbuilder\bin\win64\v2.0中拷贝出MWArrary.dll和ManagedCPPAPI.netModule三个文件拷贝到C#编写的工程文件中去，C#编程文件的debug文件中。在这里特别说明的一点是：最后一个文件在matlab2011a中没有找到对应的文件，发现并不影响程序的执行。

3.2在C#的工程中，我们在引用中----添加对彼此dll文件的引用。见下图

3.3命名空间的引用 using.....的书写

using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays;
using MathWorks.MATLAB.NET.Utility;
using Untitled1;

四、最后，在C#中如何引用这些matlab提供的计算模块的功能实现

 4.1 在C#中调用MatLab的函数是最重要的是函数变量之间的传递是如何实现的？

包括以下几个问题：a、将C#的参数带入到matLab的函数的参数中，将C#的参数转化成对应的MWArray类型。

                          b、如何将Matlab函数返回的类型，转化成C#对应的函数类型。

 4.2 MWNumericArray是MWArray和c#中数据的中间类，实现C#与matlab间传递参数的功能

 

a.double型、int型等数值类型的变量传递

MWNumericArray i = null, result = mydouble;

i=4;

myClass myclass = new myClass(); //实例化

result = (MWNumericArray)myclass.myfunc(i);

b.字符串(需要用到MWCharArray和MWArray转换)

MWCharArray FileName = myString;

MWNumericArray sensitivity;

sensitivity = (MWNumericArray)myClass.myAlgorithm((MWArray)FileName);

c.多个输出参数组成的数组

MWNumericArray out_Arr = (MWNumericArray)out_Args[1]; //取出第一个参数返回的数组（matlab返回的数组下界是从1开始的）

取出数组中的一个元素值

mydouble=out_Arr[i].ToScalarDouble();

如上面例子ToScalarDouble一类的toXXXX等方法还有许多。

d.result.toArray可以把matlab返回的矩阵变成C#的n x m数组，eg:

double[,] csArray= (double[,])result.ToArray(MWArrayComponent.Real);

e.将数组传入Matlab(和传递单个数值的方法一样)

double[,] dbx = new double[2, 2] { { 1, 2 }, { 3, 4 } };

MWNumericArray x=dbx;

myclass.picture(x);

 

testz.testzclass st = new testz.testzclass();

             MWArray[] max = st.testz(2);

             MWNumericArray x1 = (MWNumericArray)max[0];

             MWNumericArray x2 = (MWNumericArray)max[1];

             double[,] location1 = (double[,])x1.ToArray(MWArrayComponent.Real);

             double[,] location2 = (double[,])x2.ToArray(MWArrayComponent.Real);

             label1.Text = location1[1,2].ToString();

其中的M文件：

Code

function [x1,x2]=testz()

x1=[1 2 3;

    4 5 6;

    7 8 9;];

x2=[9 8 7;

    6 5 4;

    3 2 1;]

 

常用的转换函数：      

①　public Array ToArray(MWArrayComponent component);

将M类型转换成C#的Array类型，然后可以直接转换成其它类型的数组。

②　public byte ToScalarByte();

将M类型转换成C#的字节类型；

③　public double ToScalarDouble();

将M类型转换成C#的双精度类型；

double temp = ((MWNumericArray)(mwArgout[0])).ToScalarDouble();

④　public float ToScalarFloat();

将M类型转换成C#的单精度类型；

⑤　public int ToScalarInteger();

将M类型转换成C#的整型类型；

⑥　public long ToScalarLong();

将M类型转换成C#的长整C/C++/C#数据型类型；

⑦　public short ToScalarShort();

将M类型转换成C#的短整型类型；

⑧　 public override string ToString();

将M类型转换成C#的字符串类型；string arror = mwArgout[2].ToString();

⑨　 public Array ToVector(MWArrayComponent component);

将M类型转换成C#的Array类型，然后可以直接转换成其它类型的数组。

下面使用调试过的代码示例表述①⑨两个函数的区别：

①

double[,] Temp1 = new double[1,3];           

Temp1= (double[,])((MWNumericArray)mwArgout[1]).ToArray(MWArrayComponent.Real);

⑨

double[] s1 = new double[2];                

s1 = (double[])((MWNumericArray)mwArgout[1]).ToVector(MWArrayComponent.Real);

从以上代码可以看出：函数①得到了二维数组，而⑨则是得到了一维数组。转换成C++/C#数据类型后，它们的维数均为从0开始。

 

 最后总结：

C++/C#数据类型到M类型

此方向转换十分简单。

如果C++/C#数据不是数组，

直接将值传递给已经初始化的MWArray数组中的成员

直接将数据类型赋值给已经初始化的MWNumericArray变量。

直接将字符串类赋值给已经初始化的MWCharArray变量。 

     如果是数组类型：

直接赋值给MWNumericArray变量；

赋值给MWArray变量，则在前面加上类型转换如：（MWNumericArray）进行强制转换。

总之，MWArray是总类型，其它的以MW开头，以Array结尾的变量类型都可以直接对它进行赋值或取值。

M类型到C++/C#数据类型

MWArray

M类型，它是M文件的编译后内部的标准类型，一切C++/C#类型都要最终转换成此类型，方可作为参数调用M语言函数。

MWCharArray

M的字符串类型，使用它可以将M中的字符类型转换成C++/C#的字符串类型。

MWNumericArray

MWNumericArray是MWArray与C#等语言的转换中间类型。

 上述整理参考了文献出自http://zxfcool2000.blog.163.com/blog/static/31852320101117111555598/

在实现过程中遇到的问题：

错误信息：“未能加载文件或程序集“MWArray, Version=2.11.1.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=e1d84a0da19db86f”或它的某一个依赖项。试图加载格式不正确的程序。”

解决方案：将C#项目属性从x86->x64就行了

补充一个例子的应用：

M文件：

function [x1,x2]=test(x3)
x1=[1 x3*x3 x3;
    1-x3 5 6;
    7 8 9;];
x2=[9 8 7;
    6 5 4;
    3 2 1;];

 在C#中形成的几种函数形式如下：

        public MWArray test();
        public MWArray[] test(int numArgsOut);
        public MWArray test(MWArray x3);
        public MWArray[] test(int numArgsOut, MWArray x3);
        public void test(int numArgsOut, ref MWArray[] argsOut, MWArray[] argsIn);

所以在C#中可以选择不同的形式调用，其中numArgsOut指的是输出参数的个数  argsOut：输出参数，当然尽管C#中泛泛提出了几种函数形式，确只有第3,4,5是可以使用的（结合自己写的M文件内容）

脱离matlab安装的环境下，如何实现程序的运行自如： 

通过com组建的形式进行混合编程，如果机器上没有安装MATLAB，编译生成的软件照样可以使用，但是需要安装MATLAB提供的MATLAB Compiler Runtime，这个软件在MATLAB的安装目录下：X:\MATLAB\R2010a\toolbox\compiler\deploy\win32 \MCRInstaller.exe（X是MATLAB安装的盘符），如果你的电脑上安装了MATLAB，则不需要在重新安装这个软件。另外，不同的  MATLAB版本提供的MATLAB Compiler Runtime可能会不同，如果在另一台电脑上自己编写的软件运行有问题，可能是编译器的版本不同引起的