Сгенерируйте код С при помощи приложения MATLAB Coder

В этом примере вы используете приложение MATLAB^® Coder™, чтобы сгенерировать статическую библиотеку C для функции MATLAB. Вы сначала генерируете код С, который может принять только входные параметры, которые зафиксировали предписанный размер. Вы затем генерируете код С, который может принять входные параметры многих различных размеров.

Можно также сгенерировать код в командной строке MATLAB при помощи codegen команда. Для примера на этом рабочем процессе смотрите, Генерируют код С в Командной строке.

Приложение MATLAB Coder не поддерживается в MATLAB Online™. Чтобы сгенерировать код C/C++ в MATLAB Online, используйте codegen команда.

Учебные файлы

Скопируйте учебные файлы с папки matlabroot\help\toolbox\coder\examples\euclidean к локальной рабочей папке. Здесь, matlabroot папка установки MATLAB, например, C:\Program Files\MATLAB\R2019a. Чтобы скопировать эти файлы в вашу текущую папку, запустите эту команду MATLAB:

copyfile(fullfile(matlabroot,'help','toolbox','coder','examples','euclidean'))

Локальная рабочая папка не может быть частной папкой или папка. Этот пример использует euclidean_data.mat, euclidean.m, и test.m файлы.

Файл данных MATLAB euclidean_data.mat содержит две части данных: одна точка в 3D Евклидово пространстве и наборе нескольких других точек в 3D Евклидово пространстве. Более в частности:
- x 3- 1 вектор-столбец, который представляет точку в 3D Евклидово пространстве.
- cb 3- 216 массив. Каждый столбец в cb представляет точку в 3D Евклидово пространстве.
ФАЙЛ MATLAB euclidean.m содержит функциональный euclidean это реализует основной алгоритм в этом примере. Функция берет x и cb как входные параметры. Это вычисляет Евклидово расстояние между x и каждая точка в cb и возвращает эти количества:
- Вектор-столбец y_min, который равен столбцу в cb это представляет точку, которая является самой близкой к x.
- Вектор-столбец y_max, который равен столбцу в cb это представляет точку, которая является самой дальней от x.
- 2-мерный векторный idx это содержит индексы столбца векторов y_min и y_max в cb.
- 2-мерный векторный distance это содержит расчетные наименьшие и самые большие расстояния до x.
```
function [y_min,y_max,idx,distance] = euclidean(x,cb)
% Initialize minimum distance as distance to first element of cb
% Initialize maximum distance as distance to first element of cb
idx(1)=1;
idx(2)=1;

distance(1)=norm(x-cb(:,1));
distance(2)=norm(x-cb(:,1));

% Find the vector in cb with minimum distance to x
% Find the vector in cb with maximum distance to x
for index=2:size(cb,2)
    d=norm(x-cb(:,index));
    if d < distance(1)
        distance(1)=d;
        idx(1)=index;
    end
    if d > distance(2)
        distance(2)=d;
        idx(2)=index;
    end
end

% Output the minimum and maximum distance vectors
y_min=cb(:,idx(1));
y_max=cb(:,idx(2));

end
```
test.m скрипта MATLAB загружает файл данных euclidean_data.mat в рабочую область. Это затем вызывает функциональный euclidean вычислить y_minymax idx , и distance. Скрипт затем отображает расчетные количества в командной строке.
Загрузка euclidean_data.mat шаг предварительной обработки, который выполняется прежде, чем вызвать основной алгоритм. Отображение результатов является шагом последующей обработки.
```
% Load test data 
load euclidean_data.mat

% Determine closest and farthest points and corresponding distances
[y_min,y_max,idx,distance] = euclidean(x,cb);

% Display output for the closest point
disp('Coordinates of the closest point are: ');
disp(num2str(y_min'));
disp(['Index of the closest point is ', num2str(idx(1))]);
disp(['Distance to the closest point is ', num2str(distance(1))]);

disp(newline);

% Display output for the farthest point
disp('Coordinates of the farthest point are: ');
disp(num2str(y_max'));
disp(['Index of the farthest point is ', num2str(idx(2))]);
disp(['Distance to the farthest point is ', num2str(distance(2))]);
```

Совет

Можно сгенерировать код от функций MATLAB при помощи MATLAB Coder. Генерация кода из скриптов MATLAB не поддерживается.

Используйте тестовые скрипты, чтобы отделиться пред - и шаги последующей обработки от функции, реализующей основной алгоритм. Эта практика позволяет вам легко снова использовать свой алгоритм. Вы генерируете код для функции MATLAB, которая реализует основной алгоритм. Вы не генерируете код для тестового скрипта.

Сгенерируйте код С для функции MATLAB

Запустите оригинальный код MATLAB

Запустите тестовый скрипт test.m в MATLAB. Выход отображает yidx , и distance.

Coordinates of the closest point are: 
0.8         0.8         0.4
Index of the closest point is 171
Distance to the closest point is 0.080374


Coordinates of the farthest point are: 
0  0  1
Index of the farthest point is 6
Distance to the farthest point is 1.2923

Сделайте код MATLAB подходящим для генерации кода

Анализатор кода в редакторе MATLAB постоянно проверяет ваш код, когда вы вводите его. Это сообщает о проблемах и рекомендует модификациям максимизировать эффективность и поддерживаемость.

Открытый euclidean.m в редакторе MATLAB. Индикатор сообщения Анализатора кода в правом верхнем углу редактора MATLAB является зеленым. Анализатор не обнаружил ошибки, предупреждения или возможности для улучшения кода.
После объявления функции добавьте %#codegen директива:
```
function [y,idx,distance] = euclidean(x,cb) %#codegen
```
%#codegen директива запрашивает Анализатор кода идентифицировать предупреждения и ошибки, характерные для генерации кода.
Индикатор сообщения Анализатора кода становится красным, указывая, что он обнаружил проблемы генерации кода.
Чтобы просмотреть предупреждающие сообщения, переместите свой курсор в подчеркнутые фрагменты кода. Предупреждения указывают, что генерация кода требует переменных idx и distance быть полностью заданным прежде, чем преобразовать их в нижний индекс. Эти предупреждения появляются, потому что генератор кода должен определить размеры этих переменных в их первом выступлении в коде. Чтобы устранить эту проблему, используйте ones функционируйте, чтобы одновременно выделить и инициализировать эти массивы.
```
% Initialize minimum distance as distance to first element of cb
% Initialize maximum distance as distance to first element of cb
idx = ones(1,2);

distance = ones(1,2)*norm(x-cb(:,1));
```
Индикатор сообщения Анализатора кода становится зеленым снова, указывая, что он больше не обнаруживает проблемы генерации кода.
Для получения дополнительной информации об использовании Анализатора кода смотрите Проверку кода для Ошибок и Предупреждений.
Сохраните файл.
Вы теперь готовы скомпилировать свой код при помощи приложения MATLAB Coder. Здесь, compilation относится к генерации кода C/C++ из вашего кода MATLAB.

Примечание

Компиляция кода MATLAB относится к генерации кода C/C++ из кода MATLAB. В других контекстах термин компиляция мог отнестись к действию компилятора C/C++.

Откройте приложение MATLAB Coder и выберите Source Files

На вкладке Apps панели инструментов MATLAB, под Code Generation, кликают по значку приложения MATLAB Coder. Приложение открывает страницу Select Source Files.
На странице Select Source Files введите или выберите имя функции точки входа euclidean. entry-point function является функция MATLAB верхнего уровня, от которой вы генерируете код. Приложение создает проект с именем по умолчанию euclidean.prj в текущей папке.
Нажмите Next, чтобы перейти к шагу Define Input Types. Выполнение приложения Анализатор кода (что вы уже запустились на предыдущем шаге), и Инструмент Готовности Генерации кода на функции точки входа. Инструмент Готовности Генерации кода экранирует код MATLAB на функции и функции, которые не поддерживаются для генерации кода. Если приложение идентифицирует проблемы, оно открывает страницу Review Code Generation Readiness, где можно рассмотреть и устранить проблемы. В этом примере, потому что приложение не обнаруживает проблемы, оно открывает страницу Define Input Types. Для получения дополнительной информации смотрите Инструмент Готовности Генерации кода.
Примечание
Анализатор кода и Инструмент Готовности Генерации кода не могут обнаружить все проблемы генерации кода. После устранения ошибок или предупреждений, что эти два инструмента обнаруживают, сгенерируйте код с MATLAB Coder, чтобы определить, имеет ли ваш код MATLAB другие проблемы соответствия.

Определенные встроенные функции MATLAB и функции тулбокса, классы и Системные объекты, которые поддерживаются для генерации кода C/C++, имеют определенные ограничения генерации кода. Эти ограничения и связанные указания по применению перечислены в разделах Extended Capabilities их соответствующих страниц с описанием. Для получения дополнительной информации смотрите Функции и Объекты, Поддержанные для Генерации кода C/C++.

Определите входные типы

Поскольку C использует статический контроль типов, генератор кода должен определить класс, размер и сложность всех переменных в файлах MATLAB во время генерации кода, также известное как время компиляции. Поэтому необходимо задать свойства всех входных параметров функции точки входа. Чтобы задать входные свойства, вы можете:

Дайте приложению команду автоматически определять входные свойства путем обеспечения скрипта, который вызывает функции точки входа с демонстрационными входными параметрами.
Задайте свойства непосредственно.

В этом примере, чтобы задать свойства входных параметров x и cb, задайте тестовый файл test.m то, что генератор кода может использовать, чтобы задать типы автоматически:

Введите или выберите тестовый файл test.m.
Нажмите Autodefine Input Types.
Тестовый файл, test.m, вызывает функцию точки входа, euclidean, с ожидаемыми входными типами. Приложение решает что вход x double(3x1) и вход cb double(3x216).
Нажмите Next, чтобы перейти к шагу the Check for Run-Time Issues.

Проверяйте на проблемы во время выполнения

Шаг Check for Run-Time Issues генерирует файл MEX от ваших функций точки входа, запускает MEX-функцию и сообщает о проблемах. MEX-функция является сгенерированным кодом, который может быть назван из MATLAB. Это - лучшая практика выполнить этот шаг, потому что можно обнаружить и зафиксировать ошибки времени выполнения, которые более трудно диагностировать в сгенерированном коде C. По умолчанию MEX-функция включает проверки целостности памяти. Эти проверки выполняют границы массивов и проверку размерности. Проверки обнаруживают нарушения целостности памяти в коде, сгенерированном для функций MATLAB. Для получения дополнительной информации смотрите Проверки на этапе выполнения Управления.

Чтобы преобразовать код MATLAB в эффективный исходный код C/C++, генератор кода вводит оптимизацию, которая, в определенных ситуациях, заставляет сгенерированный код вести себя по-другому, чем код первоисточника. Смотрите Различия Между Сгенерированным кодом и кодом MATLAB.

Чтобы открыть диалоговое окно Check for Run-Time Issues, кликните по стреле Check for Issues.
В диалоговом окне Check for Run-Time Issues задайте тестовый файл или введите код, который вызывает функцию точки входа с входными параметрами в качестве примера. В данном примере используйте тестовый файл test то, что вы раньше задавали входные типы.
Нажмите Check for Issues.
Приложение генерирует MEX-функцию. Это запускает тестовый скрипт test заменяя вызовы euclidean с вызовами сгенерированного MEX. Если приложение обнаруживает проблемы во время генерации MEX-функции или выполнения, это предоставляет предупреждающие сообщения и сообщения об ошибке. Кликните по этим сообщениям, чтобы перейти к проблематичному коду и устранить проблему. В этом примере приложение не обнаруживает проблемы.
По умолчанию приложение собирает количества выполнения линии. Эти количества помогают вам, чтобы видеть, как хорошо тестовый файл test.m осуществленный euclidean функция. Чтобы просмотреть количества выполнения линии, нажмите View MATLAB line execution counts. Редактор приложения отображает панель, на которую наносят цветную маркировку, слева от кода. Чтобы расширить выделение цвета по коду и видеть количества выполнения линии, установите свой курсор на панель.
Конкретный оттенок зеленого цвета указывает, что выполнение линии значит этот код падения определенной области значений. В этом случае, for- цикл выполняется 215 раз. Для получения информации о том, как интерпретировать количества выполнения линии и выключить набор количеств, видит, Собираются и Счета Выполнения Линии Представления для Вашего кода MATLAB.
Нажмите Next, чтобы перейти к шагу Generate Code.

Примечание

Прежде, чем сгенерировать автономный код C/C++ из вашего кода MATLAB, сгенерируйте MEX-функцию. Запустите сгенерированную MEX-функцию и убедитесь, что она имеет то же поведение во время выполнения как ваша функция MATLAB. Если сгенерированная MEX-функция производит ответы, которые отличаются от MATLAB, или производит ошибку, необходимо устранить эти проблемы прежде, чем перейти к автономной генерации кода. В противном случае автономный код, который вы генерируете, может быть ненадежным и иметь неопределенное поведение.

Сгенерируйте код С

Чтобы открыть диалоговое окно Generate, кликните по стреле Generate.
В диалоговом окне Generate, набор Build type к Static Library (.lib) и Language к C. Используйте значения по умолчанию для других настроек конфигурации сборки проекта.
Вместо того, чтобы генерировать статическую библиотеку C, можно принять решение сгенерировать MEX-функцию или другие типы сборки C/C++. Различные настройки проекта доступны для MEX и типов сборки C/C++. Когда вы переключаетесь между MEX и генерацией кода C/C++, проверяете настройки, которые вы выбираете.
Нажмите Generate.
MATLAB Coder генерирует автономную статическую библиотеку euclidean C в work\codegen\lib\euclidean. work папка, которая содержит ваши учебные файлы. Приложение MATLAB Coder указывает на ту генерацию кода, за которой следуют. Это отображает исходные файлы MATLAB и сгенерированные выходные файлы на левой стороне страницы. На вкладке Variables это отображает информацию об исходных переменных MATLAB. На вкладке Target Build Log это отображает журнал сборки, включая предупреждения компилятора C/C++ и ошибки. По умолчанию, в окне кода, отображения приложения файл исходного кода C, euclidean.c. Чтобы просмотреть различный файл, в Source Code или панели Output Files, кликают по имени файла.
Нажмите View Report, чтобы просмотреть отчет в Средстве просмотра Отчета. Если генератор кода обнаруживает ошибки или предупреждения во время генерации кода, отчет описывает проблемы и обеспечивает ссылки на проблематичный код MATLAB. Для получения дополнительной информации см. Отчеты Генерации кода.
Нажмите Next, чтобы открыть страницу Finish Workflow.

Рассмотрите страницу рабочего процесса конца

Страница Finish Workflow указывает на ту генерацию кода, за которой следуют. Это предоставляет сводные данные проекта и ссылки на сгенерированный выход.

Сравните сгенерированный код C с оригинальным кодом MATLAB

Чтобы сравнить ваш сгенерированный код C с оригинальным кодом MATLAB, откройте файл C, euclidean.c, и euclidean.m файл в редакторе MATLAB.

Важная информация о сгенерированном коде C:

Функциональная подпись:
```
void euclidean(const double x[3], const double cb[648], double y_min[3], double
               y_max[3], double idx[2], double distance[2])
```
const double x[3] соответствует входу x в вашем коде MATLAB. Размер x 3, который соответствует общему размеру (3 x 1) входа в качестве примера, который вы использовали когда вы сгенерированный код из вашего кода MATLAB.
const double cb[648] соответствует входу cb в вашем коде MATLAB. Размер cb 648, который соответствует общему размеру (3 x 216) входа в качестве примера, который вы использовали когда вы сгенерированный код из вашего кода MATLAB. В этом случае сгенерированный код использует одномерный массив, чтобы представлять двумерный массив в коде MATLAB.
Сгенерированный код имеет четыре дополнительных входных параметра: массивы y_minymax idx , и distance. Эти массивы используются, чтобы возвратить выходные значения. Они соответствуют выходным аргументам y_minymax idx , и distance в оригинальном коде MATLAB.
Генератор кода сохраняет ваше имя функции и комментарии. Когда возможно, генератор кода сохраняет ваши имена переменных.
Примечание
Если переменная в вашем коде MATLAB установлена в постоянное значение, это не появляется как переменная в сгенерированном коде C. Вместо этого сгенерированный код C содержит фактическое значение переменной.

С Embedded Coder^® вы можете в интерактивном режиме проследить между кодом MATLAB и сгенерировали код C/C++. Смотрите В интерактивном режиме Трассировку Между кодом MATLAB и Сгенерированным Кодом C/C++ (Embedded Coder).

Сгенерируйте код С для входных параметров Переменного Размера

Функция C, которую вы сгенерировали для euclidean.m может принять только входные параметры, которые имеют тот же размер как демонстрационные входные параметры, которые вы задали во время генерации кода. Однако входные массивы к соответствующей функции MATLAB могут иметь любой размер. В этой части примера вы генерируете код С от euclidean.m это принимает входные параметры переменного размера.

Предположим, что вы хотите размерности x и cb в сгенерированном коде C, чтобы иметь эти свойства:

Первая размерность обоих x и cb может отличаться по размеру до 3.
Второе измерение x фиксируется и имеет значение 1.
Второе измерение cb может отличаться по размеру до 216.

Задавать эти входные свойства:

На шаге Define Input Types введите тестовый файл test.m и нажмите Autodefine Input Types как прежде. Тестовый файл вызывает функцию точки входа, euclidean.m, с ожидаемыми входными типами. Приложение решает что вход x double(3x1) и вход cb double(3x216). Эти типы задают входные параметры фиксированного размера.
Кликните по входным техническим требованиям типа и отредактируйте их. Можно задать переменный размер, до заданного предела, при помощи : префикс. Например, :3 подразумевает, что соответствующая размерность может отличаться по размеру до 3. Измените типы в double(:3 x 1) для x и double(:3 x :216) для cb.

Можно теперь сгенерировать код путем выполнения тех же шагов как прежде. Функциональная подпись для сгенерированного кода C в euclidean.c теперь чтения:

void euclidean(const double x_data[], const int x_size[1], const double cb_data[],
               const int cb_size[2], double y_min_data[], int y_min_size[1],
               double y_max_data[], int y_max_size[1], double idx[2], double
               distance[2])

Аргументы x_data, cb_data, y_min_data, и y_max_data соответствуйте входным параметрам x и cb и выходные аргументы y_min и y_max в исходной функции MATLAB. Функция C теперь принимает четыре дополнительных входных параметра x_size, cb_size, y_min_size, и y_max_size это задает размеры x_data, cb_data, y_min_data, и y_max_data во время выполнения.

Следующие шаги

Цель	Больше информации
Узнайте о поддержке генерации кода встроенных функций MATLAB и функций тулбокса, классов и Системных объектов	Функции и Объекты, Поддержанные для Генерации кода C/C++
Сгенерируйте Код С++	Генерация кода С++
Сгенерируйте и измените пример C основная функция и используйте ее, чтобы создать исполняемую программу C	Используйте пример C основной в приложении
Пакет сгенерировал файлы в сжатый файл	Код пакета для других сред разработки
Оптимизируйте скорость выполнения или использование памяти сгенерированного кода	Стратегии оптимизации
Интегрируйте свой пользовательский код C/C++ в сгенерированный код	Вызовите Код C/C++ из кода MATLAB
Узнайте об отчете генерации кода	Отчеты генерации кода В интерактивном режиме Проследите Между кодом MATLAB и Сгенерированным Кодом C/C++ (Embedded Coder)

Документация