【C++、Matlab】VS2013 C++读写.mat文件

逃离我推掉我的手 2022-05-31 13:54 493阅读 0赞

## 【[fishing-pan][]：[https://blog.csdn.net/u013921430][https_blog.csdn.net_u013921430]转载请注明出处】 ##

前言

Matlab是一个非常强大的工具，为我们平时的学习和工作提供了非常大的便利。Matlab不仅自身功能强大，还为其他语言提供了接口，早前的学习中需要用的C++读写.mat文件，今天将当时的学习心得分享给大家，希望对大家有所帮助。

软件工具：VS2013+Matlab2016a+Win7（X64）

### 工程配置 ###

1. 添加环境变量

因为要用到Matlab的自带的库，所以需要将Matlab中库所在的目录添加到环境变量中

将以下路径添加到环境变量中

F:\\matlab2016a\_exe\\extern\\lib\\win64

F:\\matlab2016a\_exe\\extern\\lib\\win64\\microsoft

然后重启电脑（路径根据你的安装路径有所调整）

2.创建VS项目并配置管理器

在创建一个VS新项目后，默认是win32的项目，但是由于我的Matlab是x64的，所以需要重新配置管理器；

![70][]

点击配置管理器，然后再在弹框中选择新建，最后选择x64即可；

![70 1][]

3. 项目属性

右键项目，在弹出的最后一项中选择属性，

![70 2][]

选择 C/C++ ——>常规——>附加包含目录

![70 3][]

输入以下路径，点击确定按钮

![70 4][]

再下滑选择链接器——>常规——>附加库包含目录

![70 5][]

输入以下路径

![70 6][]

点击确定，然后下滑选择输入——>附加依赖项

输入以下四个库：

1.  **libmat.lib**
2.  **libmx.lib**
3.  **libmex.lib**
4.  **libeng.lib**

最后点击确定

![70 7][]

编写代码

为了方便展示，在此先将C++代码展示给大家，方便后续的展开讲解；

代码

#include <mat.h>
    #include <iostream>
    
    
    using namespace std;
    
    double mat_read(string path, string name, mxArray *&Array1, mxArray *&Array2)
    {
    	MATFile *pmatFile = matOpen((path + "\\" + name + ".mat").c_str(), "r");
    	if (pmatFile == NULL)
    		cout << "MatOpen error!!!" << endl;
    
    	Array1 = matGetVariable(pmatFile, "length");
    	Array2 = matGetVariable(pmatFile, "tracts");
    
    	matClose(pmatFile);
    	return 0;
    }
    
    
    int main()
    {
    	mxArray *Array1 = NULL;
    	mxArray *Array2 = NULL;
    	string filepath = "G:\\博客\\C++获取mat数据\\CPPgetMat\\CPPgetMat";
    	string filename = "InputTest";
    	mat_read(filepath, filename, Array1, Array2);
    
    	int64_T *dim = (int64_T *)(mxGetDimensions(Array1));
    	//int *Dim = (int*)dim;
    	int ss = mxGetNumberOfDimensions(Array1);
    	int pp = mxGetM(Array1);
    	cout <<"数据有"<< ss << "维度"<<endl;
    	for (int i = 0; i < ss;i++)
    	{
    		cout << "第" << (i + 1) << "维度的大小是" << dim[i] << endl;
    	}
    
    	double *Data = (double*)mxGetData(Array1);
    	
    	cout <<"Data[0]的值是"<< Data[0] << endl;
    
    
    	double *out = new double[6];
    	for (int i = 0; i < 2;i++)
    	{
    		for (int j = 0; j < 3; j++)
    		{
    			out[i*3+j] = 5 * j + i;
    		}
    	}
    	
    
    
    	MATFile *OutFile = NULL;
    	mxArray *pMxArray = NULL;
    
    	OutFile = matOpen("G:\\博客\\C++获取mat数据\\CPPgetMat\\CPPgetMat\\outTest.mat", "w");
    	pMxArray = mxCreateDoubleMatrix(2, 3, mxREAL);
    	//mxSetData(pMxArray, (mxArray *)out);
    	memcpy((void *)(mxGetPr(pMxArray)), (void *)out, sizeof(double)*6);
    	
    	Data = (double*)mxGetData(pMxArray);
    
    	//cout << Data[4] << endl;
    	matPutVariable(OutFile, "test", pMxArray);
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

输出

输出结果

![70 8][]

输出数据

![70 9][]

我们来看看读入的数据，

数据中有两个数据成员变量length和tracts;

![70 10][]

变量length的内容为

![70 11][]

## 代码分析 ##

### 读入mat文件的代码分析 ###

1. 使用matOpen函数打开mat文件

>     MATFile *matOpen(const char *filename,const char *mode)
> 
> filename：文件路径和名称（.mat文件）
> 
> mode:打开文件的三种模式
> 
> r:以只读方式打开
> 
> u:更新模式，可读可写，但是如果要打开的数据文件不存在，也不会创建新的文件
> 
> w:以写入方式打开，只能写如入，如果要打开的数据文件不存在，则创建一个新的文件；

2. 使用matGetVariable函数读取mat文件中的变量

>     mxArray * matGetVariable(MATFile * pMF, const char *name);
> 
> 读取名为name的变量，返回一个数据阵列指针
> 
> pMF：指向所读入的文件的指针；
> 
> name：文件中名为name的变量，该变量必须是已存在的；

3. 使用mxGetDimensions获取数据维度

>     const size_t *mxGetDimensions(const mxArray *pa);
> 
> 获取数据的各个维度的大小并返回的维度保存在一个数组中；
> 
> 此外还可以使用mxGetM和mxGetN函数获取数据阵列矩阵的维数
> 
>     size_t mxGetM(const mxArray *pa);
> 
> 第一维，也就是矩阵有多少行
> 
>     size_t mxGetN(const mxArray *pa);
> 
> 第二维，也就是矩阵有多少列，若是多维数组，则返回其他所有维度的乘积。

4. 使用mxGetData函数获取数据阵列中的数据

>     void *mxGetData(const mxArray *pa );
> 
> 由于返回值是void的，所以需要进行强制的返回类型说明，返回类型根据Matlab中变量存储的类型确定。
> 
> **注意：无论mat的维度是多少，在C++中均是1维的数据，并且数组的第一个编号是1，所以在赋值给新数组时候，需要减去1；**
> 
> **从上面的输出结果看出，C++中的第一个元素编号是0，而在Matlab中第一个元素的编号是1；所以Data\[0\]=40；**

5. 使用mxGetNumberOfDimensions获取维度数量

>     int  mxGetNumberOfDimensions(const mxArray *array_ptr)；
> 
> 返回维度的数量，比如length的维度数量为2；

## 写出.mat文件的代码分析  ##

1. 使用matOpen函数打开mat文件

见上文

2. 使用mxCreateDoubleMatrix创建数组

>     mxArray *mxCreateDoubleMatrix(size_t m, size_t n, mxComplexity flag);
> 
> 创建一个m行，n列的数组，flag处一般填写mxReal即可，表示是实数，还可以填写mxCOMPLEX；

3. 使用memcpy进行数值拷贝

> 在早前版本的matlab自带的版本中使用的是mxSetData函数进行数值输入，但是在比较新的版本中，这个函数使用会出现错误，笔者也不知道为什么。所以在不确定的情况下，你可以使用memcpy；
> 
>     //mxSetData(pMxArray, (mxArray *)out);
> 
>     memcpy((void *)(mxGetPr(pMxArray)), (void *)out, sizeof(double)*6);
> 
> 同读出数据一样，写入数据也需要注意以下问题
> 
> **注意：输入的数组out必须是1维的，而且Matlab是按****列****存储的，这与C++中按照****行****存储不同，所以我们原本输出应该是**
> 
> **0,5,10；****1,6,11；却变成了我们所看到的结果中的0,10,6；5，1，11；**
> 
> **有疑问的可以尝试使用Matlab中的reshape函数；**

4. 使用matPutVariable将变量放入文件中

>     matError matPutVariable(MATFile * pMF, const char * name, const mxArray * pA);
> 
> pMF：指向所读入的文件的指针；
> 
> name：文件中名为name的变量，若该变量名已存在的，则会被覆盖；
> 
> pA：被写入的变量；
> 
> 如果写入成功则会返回0，如果写入失败则返回非0；

5. 关于内存释放

> 有的博客中写到完成mat文件操作后需要调用matClose函数关闭文件，并使用mxFree释放内存
> 
> 但是，笔者在写入数据后，尝试使用matClose函数关闭被打开的文件和使用mxFree函数释放内存时，出现了释放内存的错误，这可能是版本不同的原因，读者按照自己的Matlab版本酌情处理。

本博客撰写参考了以下博客，特说明，深表感谢；

http://blog.csdn.net/left\_la/article/details/8206645

[fishing-pan]: https://my.csdn.net/
[https_blog.csdn.net_u013921430]: https://blog.csdn.net/u013921430
[70]: /images/20220531/b8e99b26fa09486099009b44876e2505.png
[70 1]: /images/20220531/dd544e63f4ee4655bfe3112dbb52c112.png
[70 2]: /images/20220531/9537a240923b48199374a4146ff9fd82.png
[70 3]: /images/20220531/e3a65a0ea08a499e8cc7685276311a9f.png
[70 4]: /images/20220531/4a66d0119b384835ad98d8a987256d93.png
[70 5]: /images/20220531/62b603f982db47b88b6cdabdf56ba0b6.png
[70 6]: /images/20220531/80a37ec879734b659c25919b2ce4b2ce.png
[70 7]: /images/20220531/276558f9bcb44d0d84115cf074e14e99.png
[70 8]: /images/20220531/6010027438754aa18dec07d7e20abdd6.png
[70 9]: /images/20220531/7aa2fab300f040ca864375d016f08bba.png
[70 10]: /images/20220531/d31d2473bad741c89ad17d9bd399fc2c.png
[70 11]: /images/20220531/fa0106499c3a44eb8288fb4357f5b075.png