编写matlab.h和matlab.c

编写`matlab.h`和`matlab.c`的过程如下：

**matlab.h**（头文件，定义函数原型）

#ifndef MATLAB_H
#define MATLAB_H

#include <stdlib.h> // 包含基本内存管理函数如malloc, free
#include <stdbool.h> // 包含布尔类型

// 矩阵结构定义
typedef struct {
    int row, col;
    float *dat;
} Matrix;

// 创建矩阵函数原型
Matrix* CreateMatrix(int row, int col);
Matrix* CreateMatrixIdentity(int row, int col);

// 销毁矩阵函数原型
void DestroyMatrix(Matrix **mat);

// 访问矩阵元素函数原型
float* MatrixAt(int row, int col, const Matrix *mat);

// 获取内存使用量函数原型
size_t GetTotalMemoryUsedByMatrix();

#endif // MATLAB_H

**matlab.c**（源文件，实现函数）

#include "matlab.h" // 引入本头文件

// 实现函数
Matrix* CreateMatrix(int row, int col) {
    // 检查输入合法性
    if (row <= 0 || col <= 0) {
        return NULL;
    }

    // 动态分配内存
    Matrix *newMat = (Matrix*) malloc(sizeof(Matrix));
    newMat->row = row;
    newMat->col = col;
    newMat->dat = (float*) malloc(row * col * sizeof(float));

    for (int i = 0; i < row * col; ++i) {
        newMat->dat[i] = 0.0f; // 初始化为0
    }

    return newMat;
}

Matrix* CreateMatrixIdentity(int row, int col) {
    if (row != col || row <= 0) {
        return NULL;
    }

    Matrix *newMat = CreateMatrix(row, col);
    if (!newMat) {
        return NULL;
    }

    for (int i = 0; i < row; ++i) {
        newMat->dat[i * col + i] = 1.0f; // 对角线元素置1
    }
    return newMat;
}

void DestroyMatrix(Matrix **mat) {
    if (*mat && (*mat)->dat) {
        free(*mat->dat); // 释放dat区域的内存
        free(*mat);       // 释放整个矩阵结构
        *mat = NULL;      // 更新指针为NULL
    }
}

float* MatrixAt(int row, int col, const Matrix *mat) {
    if (row >= 0 && row < mat->row && col >= 0 && col < mat->col) {
        return &mat->dat[row * mat->col + col]; // 返回元素地址
    } else {
        return NULL; // 如果越界，返回NULL
    }
}

size_t GetTotalMemoryUsedByMatrix() {
    size_t totalMemory = 0;
    if (matlab_global_list) { // 假设有一个全局列表存放所有活跃矩阵
        for (Matrix *mat : matlab_global_list) {
            if (mat && mat->dat) {
                totalMemory += mat->row * mat->col * sizeof(float);
            }
        }
    }
    return totalMemory;
}

在这个例子中，我们假设存在一个全局列表`matlab_global_list`用于跟踪活跃的矩阵，以便在`GetTotalMemoryUsedByMatrix`函数中计算总内存。实际项目中，可以根据需求调整内存管理和跟踪策略。务必记得在main.c中初始化并维护这个列表，并确保每个矩阵在适当的时候添加到或移除出这个列表。