Python 与 Matlab、C++ 的交互使用

Python 与 Matlab、C++ 的交互使用

Python 与 Matlab

方法：借助于 matlab 自带的引擎 API

与 MATLAB 产品兼容的 Python 版本（按版本）

配置

在MATLAB的命令栏输入 matlabroot 可以得到MATLAB的 安装路径，我的安装路径是'D:\Program Files\MATLAB\R2022a'。

cd matlab路径\extern\engines\python # 即 D:\Program Files\MATLAB\R2022a\extern\engines\python
python setup.py install

测试 python 调用 matlab 函数

  1. multiplication_matlab.m 文件：一个乘法函数
function a = multiplication_matlab(b,c)
	a = b * c
end
  1. python 主程序：调用上述 matlab 函数
import matlab.engine               # import matlab引擎

# 启动一个新的MATLAB进程，并返回Python的一个变量，它是一个MatlabEngine对象，用于与MATLAB过程进行通信。
eng = matlab.engine.start_matlab() # 可以调用matlab的内置函数。                                  
d = eng.multiplication_matlab(3,2) # 可以调用matlab写的脚本函数
print('d', d, type(d))
  1. 运行 python 结果：
a =

  int64

   6

d 6 <class 'int'>

注意

  • 调用 MATLAB 的函数相对于相同的计算操作可能会慢一些，这是因为在调用 MATLAB 函数时涉及到了更多的处理步骤和资源开销。所以对于简单的函数不建议调用matlab实现。
  • 启动引擎 eng = matlab.engine.start_matlab() 的时间开销很大，也存在一些随机性，所以不要每次调用都重新启动引擎 。

python 与 C++

测试

Python 调用 C 函数

  1. called_c.c：C语言函数
//编译命令 gcc -o libpycall.so -shared -fPIC called_c.c
#include <stdio.h>
int foo(int a, int b){
    printf("a:%d, b:%d.", a, b);
    return 0;
}
  1. 在命令行或者终端输入：
gcc -o libpycall.so -shared -fPIC called_c.c

生成libpycall.so动态库文件，之后就可以在Python中调用foo函数。Python文件：py_call_c.py

  1. 运行py_call_c.py输出：
a:1, b:3

Python 调用 C++ 类

  1. cpp_called.cpp：C++源文件
//Python调用c++(类）动态链接库
#include <iostream>
using namespace std;
 
class TestLib
{
    public:
        void display();
        void display(int a);
};

void TestLib::display() {
    cout<<"First display"<<endl;
}
 
void TestLib::display(int a) {
    cout<<"Second display:"<<a<<endl;
}

extern "C" {
    TestLib obj;
    void display() {
        obj.display();
      }
    void display_int(int a) {
        obj.display(a);
      }
}
  1. 在命令行或者终端输入编译命令：
g++ -o libpycallcpp.so -shared -fPIC cpp_called.cpp

说明：

  • fPIC：生成位置无关目标代码，适用于动态连接；

  • L path：表示在path目录中搜索库文件，如-L.表示在当前目录；

  • I path：表示在path目录中搜索头文件；

  • o file：制定输出文件为file；

  • shared：生成一个共享库文件。

  1. py_call_c.py：Python文件：
import ctypes
dll = ctypes.cdll.LoadLibrary
lib = dll('./libpycallcpp.so') # 刚刚生成的库文件的路径
lib.display()
lib.display_int(0)
  1. 运行输出：
First display
Second display:0

参考