coder.extrinsic

将函数声明为外部函数，并在 MATLAB 中执行它

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语法

coder.extrinsic(function)

coder.extrinsic(function1, ... ,functionN)

coder.extrinsic('-sync:on', function1, ... ,functionN)

coder.extrinsic('-sync:off', function1, ... ,functionN)

说明

示例

coder.extrinsic(function) 将 function 声明为外部函数。代码生成器不为外部函数体生成代码，而是使用 MATLAB^® 引擎来执行调用。在执行期间，仅当 MATLAB 引擎可用时，此功能才可用。MATLAB 引擎可用的情形示例包括 MEX 函数的执行、Simulink^® 仿真或代码生成时的函数调用（也称为编译时）。

在独立代码生成过程中，代码生成器会尝试确定外部函数是否只具有副作用（例如，通过显示绘图），或它是否会影响调用时所在函数的输出（例如，通过将值返回到输出变量）。如果输出没有改变，代码生成器会继续执行代码生成，但会从生成的代码中排除外部函数。否则，代码生成器会产生编译错误。

对于您使用 coder.extrinsic 声明为外部函数的函数，不能使用 coder.ceval。此外，在代码生成期间外，系统会忽略 coder.extrinsic 指令。

请参阅使用 MATLAB 引擎在生成的代码中执行函数调用。

注意

代码生成器自动将许多常见的 MATLAB 可视化函数（例如 plot、disp 和 figure）视为外部函数。您不必使用 coder.extrinsic 将它们显式声明为外部函数。

coder.extrinsic(function1, ... ,functionN) 通过 functionN 将 function1 声明为外部函数。

coder.extrinsic('-sync:on', function1, ... ,functionN) 允许在调用外部函数 function1 一直到 functionN 之前和之后，在 MATLAB 执行和生成的代码执行或 Simulink 仿真之间同步全局数据。如果只有几个外部调用使用或修改全局数据，可通过将全局同步模式设置为 At MEX-function entry and exit 来关闭所有外部函数调用前后的同步过程。然后再使用 '-sync:on' 选项只为确实修改全局数据的外部调用打开同步功能。

如果使用 MATLAB Coder™ 生成 MEX 函数，则 '-sync:on' 选项允许在调用外部函数后验证 MATLAB 和 MEX 函数之间的常量全局数据的一致性。

请参阅Generate Code for Global Data (MATLAB Coder)。

coder.extrinsic('-sync:off', function1, ... ,functionN) 禁止在调用外部函数 function1 一直到 functionN 之前和之后，在 MATLAB 执行和生成的代码执行之间同步全局数据。如果大多数外部调用都使用或修改全局数据，但有几个不修改，则可以使用 '-sync:off' 选项关闭不修改全局数据的外部调用的同步。

如果使用 MATLAB Coder 生成 MEX 函数，则 '-sync:off' 选项禁止在调用外部函数后验证 MATLAB 和 MEX 函数之间的常量全局数据的一致性。

请参阅Generate Code for Global Data (MATLAB Coder)。

示例

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将函数声明为外部函数

代码生成不支持 MATLAB 函数 str2num。此示例说明如何通过将 str2num 声明为 MATLAB 函数中的外部函数，仍可以在生成的 MEX 函数中使用 str2num 的功能。

此 MATLAB 代码在局部函数 convertStringToNumber 中将 str2num 声明为外部函数。通过将 str2num 声明为外部函数，您指示代码生成器不要为 str2num 生成代码。在这种情况下，代码生成器将 str2num 调度给 MATLAB 来执行。

function n = convertStringToNumber(c)
    %#codegen
    coder.extrinsic('str2num');
    n = str2num(c);
end

为 convertStringToNumber 生成一个 MEX 函数。

codegen convertStringToNumber -args {coder.typeof('c', [1 Inf])} -report

在报告中，您可以查看生成的代码。

/* Function Definitions */
static const mxArray *str2num(const emlrtStack *sp, 
                const mxArray *m1,emlrtMCInfo *location)
{
  const mxArray *m;
  const mxArray *pArray;
  pArray = m1;
  return emlrtCallMATLABR2012b((emlrtConstCTX)sp, 1, &m, 1, 
                          &pArray, "str2num", true, location);
}

在运行时将外部函数的输出返回到 MATLAB

打开实时脚本

外部函数在运行时返回的输出是 mxArray，也称为 MATLAB 数组。对 mxArray 有效的操作只有下列几个：将其存储在变量中，将其传递给另一个外部函数，或将其返回到 MATLAB。要对 mxArray 值执行任何其他操作，例如在代码的表达式中使用它，您必须在运行时将 mxArray 转换为已知类型。要执行此操作，请将 mxArray 赋给变量，此变量的类型已由以前的赋值定义。

此示例说明如何将外部函数的 mxArray 输出直接返回到 MATLAB。下一个示例说明如何将相同的 mxArray 输出转换为已知类型，然后在 MATLAB 函数内部的表达式中使用它。

定义入口函数

定义 MATLAB 函数 return_extrinsic_output，该函数接受有向图的源节点和目标节点索引作为输入，并使用 hascycles 函数确定该图是否为无环图。代码生成不支持 hascycles 函数，该函数声明为外部函数。

type return_extrinsic_output.m

function hasCycles = return_extrinsic_output(source,target)
coder.extrinsic('hascycles');
assert(numel(source) == numel(target))
G = digraph(source,target);
hasCycles = hascycles(G);
end

生成并调用 MEX 函数

生成 return_extrinsic_output 的 MEX 代码。将输入指定为 double 类型的无界向量。

codegen return_extrinsic_output -args {coder.typeof(0,[1 Inf]),coder.typeof(0,[1 Inf])} -report

Code generation successful: To view the report, open('codegen/mex/return_extrinsic_output/html/report.mldatx')

用合适的输入调用生成的 MEX 函数 return_extrinsic_output_mex：

return_extrinsic_output([1 2 4 4],[2 3 3 1])

ans = logical
   0

要直观地检查有向图是否有循环，请在 MATLAB 中绘制有向图。

plot(digraph([1 2 4 4],[2 3 3 1]))

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type graphplot.

运行时在表达式中使用外部函数的输出

打开实时脚本

外部函数返回的输出是 mxArray，也称为 MATLAB 数组。对 mxArray 有效的操作只有下列几个：将其存储在变量中，将其传递给另一个外部函数，或将其返回到 MATLAB。要对 mxArray 值执行任何其他操作，例如在代码的表达式中使用它，请在运行时将 mxArray 转换为已知类型。要执行此操作，请将 mxArray 赋给变量，此变量的类型已由以前的赋值定义。

此示例说明如何将外部函数的 mxArray 输出转换为已知类型，然后在 MATLAB 函数内部的表达式中使用此输出。

定义入口函数

定义 MATLAB 函数 use_extrinsic_output，该函数接受有向图的源节点和目标节点索引作为输入，并使用 hascycles 函数确定该图是否为无环图。代码生成不支持 hascycles 函数，该函数声明为外部函数。入口函数根据 hascycles 函数的输出显示一条消息。

type use_extrinsic_output

function use_extrinsic_output(source,target) %#codegen
assert(numel(source) == numel(target))
G = digraph(source,target);

coder.extrinsic('hascycles');
hasCycles = true;

hasCycles = hascycles(G);
if hasCycles == true
    disp('The graph has cycles')
else
    disp('The graph does not have cycles')
end
end

在进行 hasCycles = hascycles(G) 赋值之前，先给局部变量 hasCycles 预赋布尔值 true。这种预赋值使代码生成器能够将外部函数 hascycles 返回的 mxArray 转换为布尔值，然后将其赋给 hasCycles 变量。此转换又使您能够在 if 语句的条件下将 hasCycles 与布尔值 true 进行比较。

生成并调用 MEX 函数

生成 use_extrinsic_output 的 MEX 代码。将输入指定为双精度类型的无界向量。

codegen use_extrinsic_output -args {coder.typeof(0,[1 Inf]),coder.typeof(0,[1 Inf])} -report

Code generation successful: To view the report, open('codegen/mex/use_extrinsic_output/html/report.mldatx')

用合适的输入调用生成的 MEX 函数 use_extrinsic_output_mex：

use_extrinsic_output_mex([1 2 4 4],[2 3 3 1])

The graph does not have cycles

要查看有向图是否包含循环，请在 MATLAB 中绘制该图。

plot(digraph([1 2 4 4],[2 3 3 1]))

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type graphplot.

使用 `coder.const` 在编译时计算外部函数调用

打开实时脚本

此示例说明如何使用 coder.const 在代码生成时（也称为编译时）调用外部函数。由于 MATLAB 引擎在计算 coder.const 内表达式的期间始终可用，因此在生成 MEX 或独立代码时可以使用这种编码模式。与展示运行时执行的前两个示例不同，如果外部函数的计算在编译时发生，则不需要将外部函数的输出显式转换为已知类型。

在此示例中，入口函数 rotate_complex 调用另一个使用 MATLAB API 进行 XML 处理的函数 xml2struct。由于代码生成不支持使用 MATLAB API 进行 XML 处理，因此 xml2struct 函数在入口函数的主体中声明为外部函数。此外，入口函数中对 xml2struct 的调用返回编译时常量。因此，通过将函数调用放在 coder.const 指令中，实现了对此输出的常量折叠。

检查包含参数的 XML 文件

支持文件 complex.xml 包含复数的实部和虚部的值。

type complex.xml

<params>
    <param name="real" value="3"/>
    <param name="imaginary" value="4"/>
</params>

定义 xml2struct 函数

MATLAB 函数 xml2struct 读取一个 XML 文件，该文件使用 complex.xml 的格式存储参数名称和值，将这些信息存储为结构体字段，并返回该结构体。

type xml2struct.m

function s = xml2struct(file)
s = struct();
import matlab.io.xml.dom.*
doc = parseFile(Parser,file);
els = doc.getElementsByTagName("params");
for i = 0:els.getLength-1
    it = els.item(i);
    ps = it.getElementsByTagName("param");
    for j = 0:ps.getLength-1
        param = ps.item(j);
        paramName = char(param.getAttribute("name"));
        paramValue = char(param.getAttribute("value"));
        paramValue = evalin("base", paramValue);
        s.(paramName) = paramValue;
    end
end

定义入口函数

您的 MATLAB 入口函数 rotate_complex 首先调用 xml2struct 来读取文件 complex.xml。然后，它将复数旋转一定角度，该角度等于输入参数 theta 的度数，并返回得到的复数。

type rotate_complex.m

function y = rotate_complex(theta) %#codegen
coder.extrinsic("xml2struct");
s = coder.const(xml2struct("complex.xml"));

comp = s.real + 1i * s.imaginary;
magnitude = abs(comp);
phase = angle(comp) + deg2rad(theta);
y = magnitude * cos(phase) + 1i * sin(phase);

end

xml2struct 函数声明为外部函数，通过将该函数放在 coder.const 指令内，实现对输出的常量折叠。

生成和检查静态库

使用 codegen (MATLAB Coder) 命令为 read_complex 生成静态库。将输入类型指定为双精度标量。

codegen -config:lib rotate_complex -args {0} -report

Warning: Code generation is using a coder.EmbeddedCodeConfig object. Because
Embedded Coder is not installed, this might cause some Embedded Coder features
to fail.

Code generation successful (with warnings): To view the report, open('codegen/lib/rotate_complex/html/report.mldatx')

检查生成的 C++ 文件 rotate_complex.c。注意 xml2struct 函数的输出硬编码在生成的代码中。

type codegen/lib/rotate_complex/rotate_complex.c

/*
 * File: rotate_complex.c
 *
 * MATLAB Coder version            : 5.6
 * C/C++ source code generated on  : 03-Mar-2023 04:52:48
 */

/* Include Files */
#include "rotate_complex.h"
#include <math.h>

/* Function Definitions */
/*
 * Arguments    : double theta
 * Return Type  : creal_T
 */
creal_T rotate_complex(double theta)
{
  creal_T y;
  double y_tmp;
  y_tmp = 0.017453292519943295 * theta + 0.92729521800161219;
  y.re = 5.0 * cos(y_tmp);
  y.im = sin(y_tmp);
  return y;
}

/*
 * File trailer for rotate_complex.c
 *
 * [EOF]
 */

输入参数

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`function` — MATLAB 函数名称
字符向量

声明为外部函数的 MATLAB 函数的名称。

示例： coder.extrinsic('patch')

数据类型： char

限制

外部函数调用有一些开销可能会影响性能。在外部函数调用中传递的输入数据必须提供给 MATLAB，它需要制作数据副本。如果该函数具有任何输出数据，这些数据必须传输回 MEX 函数环境，它也需要副本。
代码生成器不支持使用 coder.extrinsic 来调用位于私有文件夹中的函数。
代码生成器不支持使用 coder.extrinsic 来调用局部函数。

提示

代码生成器自动将许多常见的 MATLAB 可视化函数（例如 plot、disp 和 figure）视为外部函数。您不必使用 coder.extrinsic 将它们显式声明为外部函数。
使用 coder.screener 函数可以检测哪些函数必须声明为外部函数。此函数运行代码生成就绪工具，它会筛查 MATLAB 代码中是否存在代码生成不支持的功能和函数。