Используя динамическое выделение памяти для симуляции атомов
В этом примере показано, как сгенерировать код для алгоритма MATLAB®, который запускает симуляцию возвращаемых "атомов" и возвращает результат после многих итераций. Нет никаких верхних границ на количестве атомов, которые принимает алгоритм, таким образом, этот пример использует в своих интересах динамическое выделение памяти.
Необходимые условия
Нет никаких необходимых условий для этого примера.
О run_atoms Функция
run_atoms.m функционируйте запускает симуляцию возвращаемых атомов (также применение силы тяжести и энергетической потери).
help run_atoms atoms = run_atoms(atoms,n)
atoms = run_atoms(atoms,n,iter)
Where 'atoms' the initial and final state of atoms (can be empty)
'n' is the number of atoms to simulate.
'iter' is the number of iterations for the simulation
(if omitted it is defaulted to 3000 iterations.)
Настройте опции генерации кода
Создайте объект настройки генерации кода
cfg = coder.config; % Enable dynamic memory allocation for variable size matrices. cfg.DynamicMemoryAllocation = 'AllVariableSizeArrays';
Настройте входные параметры в качестве примера
Создайте структуру шаблона 'Atom', чтобы предоставить компилятору необходимую информацию о входных типах параметра. Атом является структурой с четырьмя полями (x, y, vx, vy) определение положения и скорости в Декартовых координатах.
atom = struct('x', 0, 'y', 0, 'vx', 0, 'vy', 0);
Сгенерируйте MEX-функцию для тестирования
Используйте команду codegen со следующими аргументами:
-args {coder.typeof(atom, [1 Inf]),0,0} указывает, что первый аргумент является вектором-строкой из атомов, где количество столбцов потенциально бесконечно. Вторые и третьи аргументы являются скалярными двойными значениями.
-config cfg включает динамическое выделение памяти, заданное переменной cfg рабочей области
codegen run_atoms -args {coder.typeof(atom, [1 Inf]),0,0} -config cfg -o run_atoms_mex
Code generation successful.
Запустите MEX-функцию
MEX-функция симулирует 10 000 атомов приблизительно на 1 000 шагов итерации, учитывая пустой список атомов. Возвращаемое значение является состоянием всех атомов после того, как симуляция будет завершена.
atoms = repmat(atom,1,0); atoms = run_atoms_mex(atoms,10000,1000)
Iteration: 50 Iteration: 100 Iteration: 150 Iteration: 200 Iteration: 250 Iteration: 300 Iteration: 350 Iteration: 400 Iteration: 450 Iteration: 500 Iteration: 550 Iteration: 600 Iteration: 650 Iteration: 700 Iteration: 750 Iteration: 800 Iteration: 850 Iteration: 900 Iteration: 950 Iteration: 1000 Completed iterations: 1000
atoms=1×10000 struct array with fields:
x
y
vx
vy
Запустите MEX-функцию снова
Продолжите симуляцию еще с 500 шагами итерации
atoms = run_atoms_mex(atoms,10000,500)
Iteration: 50 Iteration: 100 Iteration: 150 Iteration: 200 Iteration: 250 Iteration: 300 Iteration: 350 Iteration: 400 Iteration: 450 Iteration: 500 Completed iterations: 500
atoms=1×10000 struct array with fields:
x
y
vx
vy
Сгенерируйте автономную библиотеку кода С
Чтобы сгенерировать библиотеку C, создайте стандартный объект настройки для библиотек:
cfg = coder.config('lib');Включите динамическое выделение памяти
cfg.DynamicMemoryAllocation = 'AllVariableSizeArrays';В MATLAB тип данных по умолчанию является двойным. Однако целые числа обычно используются в коде С, так передайте int32 целочисленные значения в качестве примера, чтобы представлять количество атомов и итераций.
codegen run_atoms -args {coder.typeof(atom, [1 Inf]),int32(0),int32(0)} -config cfg
Code generation successful.
Смотрите сгенерированный код
При создании библиотеки код сгенерирован в папке codegen/lib/run_atoms/. Код в этой папке сам содержавший. Чтобы взаимодействовать через интерфейс со скомпилированным кодом С, вам нужны только сгенерированные заголовочные файлы и файл библиотеки.
dir codegen/lib/run_atoms. rtGetNaN.h run_atoms_emxAPI.h .. rtGetNaN.o run_atoms_emxAPI.o .gitignore rt_nonfinite.c run_atoms_emxutil.c _clang-format rt_nonfinite.h run_atoms_emxutil.h buildInfo.mat rt_nonfinite.o run_atoms_emxutil.o codeInfo.mat rtw_proj.tmw run_atoms_initialize.c codedescriptor.dmr rtwtypes.h run_atoms_initialize.h compileInfo.mat run_atoms.a run_atoms_initialize.o defines.txt run_atoms.c run_atoms_rtw.mk examples run_atoms.h run_atoms_terminate.c interface run_atoms.o run_atoms_terminate.h rtGetInf.c run_atoms_data.c run_atoms_terminate.o rtGetInf.h run_atoms_data.h run_atoms_types.h rtGetInf.o run_atoms_data.o rtGetNaN.c run_atoms_emxAPI.c
Запишите основную функцию C
Как правило, основная функция является зависимым платформой кодом, который выполняет рендеринг или некоторую другую обработку. В этом примере чистая ФУНКЦИЯ ANSI C производит файл run_atoms_state.m который (когда запущено) содержит конечное состояние симуляции атома.
type run_atoms_main.c/* Include standard C libraries */
#include <stdio.h>
/* The interface to the main function we compiled. */
#include "codegen/exe/run_atoms/run_atoms.h"
/* The interface to EMX data structures. */
#include "codegen/exe/run_atoms/run_atoms_emxAPI.h"
int main(int argc, char **argv)
{
FILE *fid;
int i;
emxArray_Atom *atoms;
/* Main arguments unused */
(void) argc;
(void) argv;
/* Initially create an empty row vector of atoms (1 row, 0 columns) */
atoms = emxCreate_Atom(1, 0);
/* Call the function to simulate 10000 atoms in 1000 iteration steps */
run_atoms(atoms, 10000, 1000);
/* Call the function again to do another 500 iteration steps */
run_atoms(atoms, 10000, 500);
/* Print the result to a file */
fid = fopen("atoms_state.txt", "w");
for (i = 0; i < atoms->size[1]; i++) {
fprintf(fid, "%f %f %f %f\n",
atoms->data[i].x, atoms->data[i].y, atoms->data[i].vx, atoms->data[i].vy);
}
/* Close the file */
fclose(fid);
/* Free memory */
emxDestroyArray_Atom(atoms);
return(0);
}
Создайте объект настройки для исполняемых файлов
cfg = coder.config('exe'); cfg.DynamicMemoryAllocation = 'AllVariableSizeArrays';
Сгенерируйте независимый исполняемый файл
Необходимо передать функцию (run_atoms.m) а также пользовательский код С (run_atoms_main.c) codegen команда автоматически генерирует код С из кода MATLAB, затем вызывает компилятор C, чтобы связать этот сгенерированный код пользовательским кодом С (run_atoms_main.c).
codegen run_atoms run_atoms_main.c -args {coder.typeof(atom, [1 Inf]),int32(0),int32(0)} -config cfg
Code generation successful.
Запустите исполняемый файл
После того, как симуляция завершена, это производит файл atoms_state.txt. Файл TXT 10000x4 матрица, где каждая строка является положением и скоростью атома (x, y, vx, vy) представление текущего состояния целой системы.
system(['.' filesep 'run_atoms']);
Выберите состояние
Выполнение исполняемого файла произвело atoms_state.txt. Теперь воссоздайте массив структур из сохраненной матрицы:
load atoms_state.txt -ascii clear atoms for i = 1:size(atoms_state,1) atoms(1,i).x = atoms_state(i,1); atoms(1,i).y = atoms_state(i,2); atoms(1,i).vx = atoms_state(i,3); atoms(1,i).vy = atoms_state(i,4); end
Представьте состояние
Вызовите run_atoms_mex с нулевыми итерациями, чтобы представить только.
run_atoms_mex(atoms, 10000, 0);
