Ubuntu平台上C语言利用matio库读取mat文件

一、安装matio库

matio库是一个用于读取和写入MAT文件（MATLAB数据格式）的开源C库。它提供了一组函数和工具，使得在C和C++程序中可以方便地读取和写入MAT文件中的数据。MAT文件是MATLAB软件中常用的文件格式，用于存储多维数值数组、结构体、字符数据等。

在ubuntu20.04系统中，可以直接使用命令行apt工具获取matio库。依次执行以下步骤即可：

1、更新系统包列表

sudo apt update

2、安装matio库

sudo apt install libmatio-dev

3、验证安装

pkg-config --modversion matio

二、利用gcc编译

如需要使用使用matio库，需要对gcc命令添加额外的参数。

1、正常情况下，编译名为test.c的C语言源码文件需要命令行输入：

gcc test.c

这样，在test.c相同文件夹下，生成默认的可执行文件a.out。在相同文件夹下命令行执行

./a.out

即可运行程序。

2、如果需要指定可执行文件的名称，则需要如下操作

gcc test.c -o name

生成了名称为name的可执行文件。

./name

可以运行程序。

3、但是，如果应用了matio库，则需要对gcc命令添加额外的参数。由于Ubuntu中的C/C++库文件是被存放在/usr/lib或者/usr/lib/x86_64-linux-gnu中的（也可能是其他位置）。所以编译的时候需要手动链接外部库。指令如下：

gcc test.c /usr/lib/libmatio.a -o name

其中，libmatio.a即为matio库文件。

4、然而，为了省去搜索外部库位置的操作，可以直接用以下命令代替上述操作

gcc test.c -lmatio -o name

注意，-lmatio和手动输入库位置，是完全等价的。

三、C语言中如何使用matio库

1、包含matio库头文件：在你的代码中，使用#include指令包含matio库的头文件。例如，如果要读取MAT文件，可以在代码中添加以下行：

#include <matio.h>

2、打开MAT文件：在代码中使用Mat_Open()函数打开MAT文件。该函数返回一个指向mat_t类型结构体的指针，该结构体包含有关MAT文件的信息。例如，要打开名为example.mat的MAT文件，可以使用以下代码：

mat_t *matfp;
matfp = Mat_Open("example.mat", MAT_ACC_RDONLY);

请注意，MAT_ACC_RDONLY表示只读访问模式，如果需要写入数据到MAT文件，请使用MAT_ACC_RDWR访问模式。

3、读取变量：在MAT文件中，变量存储在结构体中。需要使用Mat_VarRead()函数读取结构体变量，该函数返回一个指向matvar_t类型结构体的指针。例如，要读取名为myvar的MAT变量，可以使用以下代码：

matvar_t *matvar;
matvar = Mat_VarRead(matfp, "myvar");

注意，Mat_VarRead函数的第二个参数需要指定MAT变量的名称，如果名称未知，可以使用Mat_ReadNext()函数

while ((matvar = Mat_VarReadNext(matfp)) != NULL) 
{
     // 在这里处理matvar，例如打印变量名称
     printf("变量名称：%s\n", matvar->name);

     // 释放matvar的内存
     Mat_VarFree(matvar);
}

注意，释放matvar的内存非常重要。由于matvar只是一个结构体指针，被重新赋值的时候，原来指向的内存空间不会被释放，这会造成内存泄漏！

4、释放资源：在完成读取任务后，需要释放打开的MAT文件和读取的变量。可以使用Mat_VarFree()函数释放变量，使用Mat_Close()函数关闭MAT文件。例如，可以使用以下代码来释放资源：

Mat_VarFree(matvar);
Mat_Close(matfp);

四、示例代码

#include <stdio.h>
#include <matio.h>

static double** p_target_array=NULL;

int main(void)
{
    mat_t* p_mat_info;
    p_mat_info=Mat_Open("Image_letter_E.mat",MAT_ACC_RDONLY);
    if (p_mat_info==NULL)
    {
        printf("open failed!\n");
        return 1;
    }

    matvar_t* p_mat_var;
    p_mat_var=Mat_VarReadNext(p_mat_info);
    
    int rank;
    rank=(int)p_mat_var->rank;

    size_t* dims;
    dims=(size_t*)p_mat_var->dims;

    double* data=(double*)p_mat_var->data;

    p_target_array=(double**)calloc(dims[0],8);
    for(int i=0;i<dims[0];i++)
    {
        p_target_array[i]=(double*)calloc(dims[1],8);
        for (int j=0;j<dims[1];j++)
        {
            p_target_array[i][j]=data[i*dims[0]+j];
        }
    }

    Mat_VarFree(p_mat_var);
    Mat_Close(p_mat_info);

    printf("%f",p_target_array[0][0]);

    return 0;
}

matvar_t结构体有哪些成员变量，可以上网搜索。需要注意的是，像我这样读取一个double类型的矩阵，虽然矩阵是二维的。但matvar_t的成员变量其实还是一个一维的数组。需要手动展开为二维的数组。