【转】VS2010和Matlab混编尝试

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发布时间：2019-06-11

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1系统环境说明

操作系统：Window8 X64.

Matlab版本：Matlab2012b(Matlab 8.0).

VS版本：VS 2010.

添加系统环境变量:

Path变量中增加：C:\Program Files\MATLAB\R2012b\bin\win64;

重启电脑。

2 二次规划算法的Matlab实现

2.1 编程准备工作

首先为本文建立一个单独的文件夹\QPTEST，再在该文件夹下建立子文件夹\QPMAT。然后启动Matlab并将工作目录指定到\QPMAT下。

2.2 m文件编程

新建m文件并保存文件名为qpsubp.m，编辑内容如下，代码分析参考文献[1]程序12.1：

function [d,mu,lam] = qpsubp(dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk)n=length(dfk);  l=length(hk);   m=length(gk);gamma=0.05; epsilon=1.0e-6; rho=0.5;    sigma=0.2;ep0=0.05;   mu0=0.05*zeros(l,1);    lam0=0.05*zeros(m,1);d0=ones(n,1);   u0=[ep0;zeros(n+l+m,1)];z0=[ep0;d0;mu0;lam0];k=0;z=z0;   ep=ep0; d=d0;   mu=mu0; lam=lam0;    while (k<=150)    dh=dah(ep,d,mu,lam,dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk);    if(norm(dh)
      
       0&&m>0)        de=dz(1);  dd=dz(2:n+1);  du=dz(n+2:n+l+1);  dl=dz(n+l+2:n+l+m+1);    end    if(l==0)        de=dz(1);  dd=dz(2:n+1);  dl=dz(n+2:n+m+1);    end    if(m==0)        de=dz(1);  dd=dz(2:n+1);  du=dz(n+2:n+l+1);    end        i=0;    while (i<=20)        if(l>0&&m>0)            dh1=dah(ep+rho^i*de,d+rho^i*dd,mu+rho^i*du,lam+rho^i*dl,...                dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk);        end        if(l==0)            dh1=dah(ep+rho^i*de,d+rho^i*dd,mu,lam+rho^i*dl,...                dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk);        end        if(m==0)            dh1=dah(ep+rho^i*de,d+rho^i*dd,mu+rho^i*du,lam,...                dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk);        end                if(norm(dh1)<=(1-sigma*(1-gamma*ep0)*rho^i)*norm(dh))            mk=i;   break;        end        i=i+1;        if(i==20)            mk=10;        end    end        alpha=rho^mk;    if(l>0&&m>0)        ep=ep+alpha*de; d=d+alpha*dd;  mu=mu+alpha*du; lam=lam+alpha*dl;    end    if(l==0)        ep=ep+alpha*de; d=d+alpha*dd;  lam=lam+alpha*dl;    end    if(m==0)        ep=ep+alpha*de; d=d+alpha*dd;  mu=mu+alpha*du;    end    k=k+1;end%val = 0.5*d'*Bk*d+dfk'*d; function p=phi(ep,a,b)p=a+b-sqrt(a^2+b^2+2*ep^2); function bet=beta(ep,d,mu,lam,dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk,gamma)dh=dah(ep,d,mu,lam,dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk);bet=gamma*norm(dh)*min(1,norm(dh)); function [dd1,dd2,v1]=ddv(ep,d,lam,Ai,gk)m=length(gk);dd1=zeros(m,m); dd2=zeros(m,m); v1=zeros(m,1);for(i=1:m)    fm=sqrt(lam(i)^2+(gk(i)+Ai(i,:)*d)^2+2*ep^2);    dd1(i,i)=1-lam(i)/fm;    dd2(i,i)=1-(gk(i)+Ai(i,:)*d)/fm;    v1(i)=-2*ep/fm;end function A=JacobiH(ep,d,mu,lam,dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk)n=length(dfk);  l=length(hk);   m=length(gk);A=zeros(n+l+m+1,n+l+m+1);[dd1,dd2,v1]=ddv(ep,d,lam,Ai,gk);if(l>0&&m>0)    A=[1,   zeros(1,n), zeros(1,l), zeros(1,m);        zeros(n,1), Bk, -Ae',   -Ai';        zeros(l,l), Ae, zeros(l,l), zeros(l,m);        v1,dd2*Ai,  zeros(m,l),dd1];endif(l==0)    A=[1,   zeros(1,n), zeros(1,m);        zeros(n,1), Bk, -Ai';        v1,dd2*Ai,  dd1];endif(m==0)    A=[1,   zeros(1,n), zeros(1,l);        zeros(n,1), Bk, -Ae';        zeros(l,1), Ae, zeros(l,l)];end function dh=dah(ep,d,mu,lam,dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk)n=length(dfk);  l=length(hk);   m=length(gk);dh=zeros(n+l+m+1,1);dh(1)=ep;if(l>0&&m>0)    dh(2:n+1)=Bk*d-Ae'*mu-Ai'*lam+dfk;    dh(n+2:n+l+1)=hk+Ae*d;    for(i=1:m)        dh(n+l+1+i)=phi(ep,lam(i),gk(i)+Ai(i,:)*d);    endendif(l==0)    dh(2:n+1)=Bk*d-Ai'*lam+dfk;    for(i=1:m)        dh(n+1+i)=phi(ep,lam(i),gk(i)+Ai(i,:)*d);    endendif(m==0)    dh(2:n+1)=Bk*d-Ae'*mu+dfk;    dh(n+2:n+l+1)=hk+Ae*d;enddh=dh(:);

2.3 m文件测试

使用2.2中的程序求解如下二次规划问题：

该问题的极小值点为。在Matlab命令窗口中输入如下命令：

dfk=[-6 -2 -12]’;    Bk=[2 1 0;1 4 0;0 0 0];    Ae=[1 1 1];    hk=[-2]’;    Ai=[1 -2 0;1 0 0;0 1 0;0 0 1];    gk=[3 0 0 0]’;    [d,mu,lam]=qpsubp(dfk,Bk,Ae,hk,Ai,gk)

输出结果如下：

d =           -0.0000           -0.0000            2.0000mu =          -12.0000lam =           -0.0000        　　6.0000           10.0000           -0.0000

2.4 m文件编译

在Matlab命令行中输入编译命令：mcc -B cpplib:qpsubp qpsubp.m。第一次运行该命令是，Matlab会在本机上搜索可用的编译器，并列于命令窗口内，如下图所示：

选择输入1回车，等待编译结果，编译时间较长，编译后的输出提示如下图所示：

编译完成后，在\QPMAT文件夹下生成如下文件：

其中对于VS调用dll有用的文件包括qpsubp.h、qpsubp.lib与qpsubp.dll。

3 VS2010下测试dll

3.1 VS工程设置

启动VS2010，新建项目，项目目录选择\QPTEST，项目名称填QPVS，项目类型为win32下的控制台程序，如下图所示：

将文件\QPMAT文件夹下的qpsubp.h、qpsubp.lib与qpsubp.dll文件拷贝到文件夹\QPVS\QPVS下。由于操作系统和Matlab为64位，所以在VS下只能编译成64位程序才能正常链接到Matlab中的函数，需要在VS中新建一个64位的编译平台，步骤如下：

（1）进入“配置管理器”

通过项目属性进入。

或者直接从工具栏平台的下拉箭头下进入：

（2）增加x64平台

确定，得到如下结果。

为工程添加Matlab的头文件和库文件路径，步骤如下：

项目属性——》VC++目录，如图：

包含目录增加：C:\Program Files\MATLAB\R2012b\extern\include

库目录增加：C:\Program Files\MATLAB\R2012b\extern\lib\win64\microsoft

3.2代码编辑

编辑文件SQVS.cpp。编辑内容如下：

（1）添加头文件与作用域声明

#include 
     
      #include "qpsubp.h"using namespace std;

iostream为C++输入输出流类的头文件，与using namespace std配合后可调用cin、cout，qpsubp.h是调用二次规划dll的头文件。

（2）链接库文件

#pragma comment(lib,"qpsubp.lib")#pragma comment(lib,"mclmcrrt.lib")

Qpsubp.lib为调用二次规划dll的库文件，mclmcrrt.lib是调用Matlab相关函数的库文件。

（3）初始化库文件

if( !qpsubpInitializeWithHandlers(NULL,0) )    {        std::cout << "Could not initialize the application!" <<            std::endl;        return -1;    }     if(!qpsubpInitialize())    {        std::cout << "Could not initialize the application!" <<            std::endl;        return -1;    }    else    {        cout<<"Application is initialized successfully!"<

（4）定义输入输出变量并城市化（根据m文件测试所用例子）

　　mwArray mwdfk(3,1,mxDOUBLE_CLASS);    mwArray mwBk(3,3,mxDOUBLE_CLASS);    mwArray mwAe(1,3,mxDOUBLE_CLASS);    mwArray mwhk(1,1,mxDOUBLE_CLASS);    mwArray mwAi(4,3,mxDOUBLE_CLASS);    mwArray mwgk(4,1,mxDOUBLE_CLASS);     mwArray mwd;    mwArray mwmu;    mwArray mwlam;     mwdfk(1,1)=-6;    mwdfk(2,1)=-2;    mwdfk(3,1)=-12;     mwBk(1,1)=2;    mwBk(1,2)=1;    mwBk(1,3)=0;    mwBk(2,1)=1;    mwBk(2,2)=4;    mwBk(2,3)=0;    mwBk(3,1)=0;    mwBk(3,2)=0;    mwBk(3,3)=0;     mwAe(1,1)=1;    mwAe(1,2)=1;    mwAe(1,3)=1;     mwhk(1,1)=-2;     mwAi(1,1)=1;    mwAi(1,2)=-2;    mwAi(1,3)=0;    mwAi(2,1)=1;    mwAi(2,2)=0;    mwAi(2,3)=0;    mwAi(3,1)=0;    mwAi(3,2)=1;    mwAi(3,3)=0;    mwAi(4,1)=0;    mwAi(4,2)=0;    mwAi(4,3)=1;     mwgk(1,1)=3;    mwgk(2,1)=0;    mwgk(3,1)=0;    mwgk(4,1)=0;

（5）地用二次规划函数

qpsubp(3,mwd,mwmu,mwlam,mwdfk,mwBk,mwAe,mwhk,mwAi,mwgk);

（6）输出计算结果

cout<<"d = ["<
     
      <<","<
      
       <<","<
       
        <<"]"<

（7）屏幕停留、终止动态链接库与退出程序

cout <<"Press any key to exit!" <

3.3完整代码

#include "stdafx.h"#include 
      
       #include "qpsubp.h" using namespace std; #pragma comment(lib,"qpsubp.lib")#pragma comment(lib,"mclmcrrt.lib") int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){    if( !qpsubpInitializeWithHandlers(NULL,0) )    {        std::cout << "Could not initialize the application!" <<            std::endl;        return -1;    }     if(!qpsubpInitialize())    {        std::cout << "Could not initialize the application!" <<            std::endl;        return -1;    }    else    {        cout<<"Application is initialized successfully!"<