使用C/C++读写.mat文件的方法详解

什么是.mat文件

.mat文件是一种MATLAB的数据格式，即它是MATLAB的数据文件。MATLAB（矩阵实验室）是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。它主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的统一性处理等。其数据的保存格式是以.mat文件格式进行保存的。

.mat文件的特点

.mat文件因为是MATLAB的数据文件，其数据类型也与MATLAB数据类型有关。通常保存的数据类型包括：

• 数组、向量、矩阵
• 结构体
• 字符串
• Cell数组
• 元胞数组

MATLAB在读取这些数据时采用按列读取的方式。注意：MATLAB读取数组，向量或矩阵时，都是按照矩阵形式存放的。

利用C/C++读取.mat文件

要读取MATLAB的 .mat 文件，需要用到MATLAB Engine API。MATLAB Engine API是MATLAB与C / C++的链接API。这个API使得C++程序可以调用MATLAB的函数，并传递参数；MATLAB函数也可以返回到 C++ 程序中。

使用MATLAB Engine API读取时，可以使用以下步骤：

1. 引入Matlab必要的头文件
   cpp
#include "mat.h"
2. 打开MATLAB引擎
   cpp
Engine* m_pEngine;
m_pEngine = engOpen(NULL);
3. 读取MAT文件
   ```cpp
   // 读取.mat文件
   MATFile* pmatFile;
   pmatFile = matOpen("example.mat","r");

//读取变量
mxArray* mxData;
mxData = matGetVariable(pmatFile, "data");

//读取完毕后，关闭MAT文件
matClose(pmatFile);
4. 获取数据cpp
double data = mxGetPr(mxData);
int ndim = mxGetNumberOfDimensions(mxData);
const size_t dims = mxGetDimensions(mxData);
matName = mxArrayToString(mxDataName);

//做完以上的内容之后，将 mxData 释放掉
mxDestroyArray(mxData);
5. 关闭MATLAB引擎cpp
engClose(m_pEngine);
```

一下是一个利用C++读取.mat文件的示例：

#include "mat.h"
#include <iostream>
#include <string>

#define BUFSIZE 256

int main()
{
    // Start the MATLAB engine on the default host
    std::cout << "Starting MATLAB engine..." << std::endl;
    Engine *ep = engOpen(NULL);
    if(ep == NULL)
    {
        std::cerr << "Can't start MATLAB engine." << std::endl;
        return -1;
    }

    // Read data from .mat file
    MATFile *pmat = NULL;
    mxArray *pa = NULL;

    std::cout << "Reading test.mat file." << std::endl;
    pmat = matOpen("test.mat", "r");
    if (pmat == NULL) {
        std::cerr << "Error opening file test.mat." << std::endl;
        return -1;
    }
    pa = matGetVariable(pmat, "data");
    if (pa == NULL) {
        std::cerr << "Error reading existing matrix data" << std::endl;
        return -1;
    }

    // process data, then clean up
    double *dataArray;
    mwSize rows, cols;
    rows = mxGetM(pa);
    cols = mxGetN(pa);
    std::cout << "Rows: " << rows << " Cols: " << cols << std::endl;
    dataArray = mxGetPr(pa);

    // clean up
    mxDestroyArray(pa);
    if (matClose(pmat) != 0) {
        std::cerr << "Error closing file test.mat" << std::endl;
        return -1;
    }

    // Shut down the MATLAB engine
    if (engClose(ep) != 0) {
        std::cerr << "Error closing MATLAB engine." << std::endl;
        return -1;
    }
    std::cout << "Done." << std::endl;
    return 0;
}

利用C/C++写入.mat文件

MATLAB引擎API的另外一种常见用法是将需要输出的数据存储到单个.mat文件中。通过以下步骤可以将数据存储到.mat文件中：

1. 引入Matlab必要的头文件
   cpp
#include "mat.h"
2. 打开MATLAB引擎
   cpp
Engine* m_pEngine;
m_pEngine = engOpen(NULL);
3. 创建和存储MATLAB结构数组，以及变量的字符名称
   ```cpp
   mxArray* matOut = NULL;
   int numData = 3;

//定义一个结构:
typedef struct dataItem_ {
char property1[256];
char property2[256];
int property3;
} dataItem;
dataItem data[] =
{{"data1","yellow",26},
{"data2","blue",41},
{"data3","green",63}
};
int numProps = 3;

//创建结构
//第一个参数，数组的开始指针
//第二个参数，数组中的元素数目
//第三个参数，元素中结构体的数据
matOut = mxCreateStructMatrix(1, numData, numProps, (const char **)&field_names[0]);

//放置数据
for (int n=0; n<numData; n++) {
mxArray* mxData = NULL;

  //放置property1数据
  mxData = mxCreateString(data[n].property1);
  mxSetField(matOut, n, field_names[0], mxData);

  //放置property2数据
  mxData = mxCreateString(data[n].property2);
  mxSetField(matOut, n, field_names[1], mxData);

  //放置property3数据
  mxData = mxCreateDoubleScalar((double)data[n].property3);
  mxSetField(matOut, n, field_names[2], mxData);

}

//定义输出的MATLAB变量名称
const char name = "data";
4. 存储数据到MATLAB引擎cpp
//将数据存储到MAT文件中
MATFile pmatFile;
pmatFile = matOpen("output.mat", "w");
int status = matPutVariable(pmatFile, name, matOut);
if (status != 0)
printf("Error writing output to matlab\n");

//释放MATLAB数组
mxDestroyArray(matOut);
matClose(pmatFile);
5. 关闭MATLAB引擎cpp
engClose(m_pEngine);
```

以下是一个利用C++写入.mat文件的示例：

#include "mat.h"
#include <iostream>
#include <string>

#define BUFSIZE 256

int main()
{
    // Start the MATLAB engine on the default host
    std::cout << "Starting MATLAB engine..." << std::endl;
    Engine *ep = engOpen(NULL);
    if(ep == NULL)
    {
        std::cerr << "Can't start MATLAB engine." << std::endl;
        return -1;
    }

    // Generate some sample data
    std::string dataString = "Hello, World!";
    mxArray *pa = mxCreateString(dataString.c_str());
    if(pa == NULL)
    {
        std::cerr << "Error creating mxArray." << std::endl;
        return -1;
    }

    // Write data to .mat file
    std::cout << "Writing sample_data.mat file." << std::endl;
    MATFile *pmat = matOpen("sample_data.mat", "w");
    if (pmat == NULL) {
        std::cerr << "Error creating file sample_data.mat." << std::endl;
        return -1;
    }
    if (matPutVariable(pmat, "data", pa) != 0) {
        std::cerr << "Error saving data to file." << std::endl;
    }
    // clean up
    mxDestroyArray(pa);
    if (matClose(pmat) != 0) {
        std::cerr << "Error closing file sample_data.mat" << std::endl;
        return -1;
    }

    // Shut down the MATLAB engine
    if (engClose(ep) != 0) {
        std::cerr << "Error closing MATLAB engine." << std::endl;
        return -1;
    }
    std::cout << "Done." << std::endl;
    return 0;
}

以上是利用C / C++读写.mat文件的详细攻略。在使用时，需要引入MATLAB Engine API，并按照上述步骤逐步进行操作。