数学建模社区-数学中国
标题:
Matlab调用c程序
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作者:
梦溪517
时间:
2012-8-28 20:47
标题:
Matlab调用c程序
' p; P/ \" v# Y5 o$ e: J
Matlab
调用
c
程序
) f3 g6 }. f. G2 j+ b+ q" L
文章来源：不详 作者：佚名
* ]3 A( ^ L" \
1 S& x7 D0 K( d
--------------------------------------------------------------------------------
! F, i1 L* @, C5 p8 C1 F8 q0 B2 U
. M j+ b7 L9 w$ ?# T; Y
该文章讲述了
Matlab
调用
c
程序
.
3 x: a. C5 N, _3 G" Z
2 W% I/ ?# n- {& e' j& i9 t3 x
方法：
* P+ p2 a! Z$ [. q9 ]% a
第一步：要先在
matlab
中安装
c
程序编译器，步骤如下：
, T3 J; I, c8 @% u! u! x1 \* o$ l
键入命令：
mex -setup
；
, q+ I3 G: d8 \0 Q- R
选择
c/c++
编译器；
# n8 V. M( W3 ^$ x7 V6 ^9 s
选择
c/c++
编译器版本；
3 `# X' E+ ~4 I; d+ j- y( |$ ^8 M
确认。
3 ]/ J8 h. q9 R
第二步：键入：
mex *.c
. X: A/ Y& T; x3 v
, ]" O8 e- W% W! U1 P( ~& X/ d
*********************************************************************************************************************************************
8 Q" q" T4 ]2 ?1 X& Y2 R
; c$ O' B- S1 l! U B$ }
实例介绍：【转】
) b5 P- b! H4 h: Q. ~
V* n" i+ r/ o! y! P7 A3 M r
如果我有一个用
C
语言写的函数，实现了一个功能，如一个简单的函数：
; t$ v' w( M! U) f
double add(double x, double y) {
; y& \* K- f2 H+ n4 L
return x + y;
8 l2 B4 `+ |3 _
}
4 H! x0 {0 K" ~6 K
现在我想要在
Matlab
中使用它，比如输入：
$ n- X% i" p5 ]$ |/ D* f2 f) q% Q
>> a = add(1.1, 2.2)
# X2 p4 a& J- O H3 P' I9 R
3.3000
; ^) ]4 O1 k, J. E
要得出以上的结果，那应该怎样做呢？
7 ?6 H- N* Z8 g2 N( a! x) M
解决方法之一是要通过使用
MEX
文件，
MEX
文件使得调用
C
函数和调用
Matlab
的内置函数一样方便。
MEX
文件是由原
C
代码加上
MEX
文件专用的接口函数后编译而成的。
4 B- z+ D# D: O9 j e
可以这样理解，
MEX
文件实现了一种接口，它把在
Matlab
中调用函数时输入的自变量通过特定的接口调入了
C
函数，得出的结果再通过该接口调回
Matlab
。该特定接口的操作，包含在
mexFunction
这个函数中，由使用者具体设定。
0 |: ]4 A) \- b; v
所以现在我们要写一个包含
add
和
mexFunction
的
C
文件，
Matlab
调用函数，把函数中的自变量（如上例中的
1.1
和
2.2
）传给
mexFunction
的一个参数，
mexFunction
把该值传给
add
，把得出的结果传回给
mexFunction
的另一个参数，
Matlab
通过该参数来给出在
Matlab
语句中调用函数时的输出值（如上例中的
a
）。
6 z' h/ L8 h8 V/ F4 M# b0 e
比如该
C
文件已写好，名为
add.c
。那么在
Matlab
中，输入：
. D* x- U E3 {4 M( `: ^
>> mex add.c
. h2 K$ i; E! G+ F$ p- v( K, p7 t
就能把
add.c
编译为
MEX
文件（编译器的设置使用指令
mex -setup
），在
Windows
中，
MEX
文件类型为
mexw32
，即现在我们得出
add.mexw32
文件。现在，我们就可以像调用
M
函数那样调用
MEX
文件，如上面说到的例子。所以，通过
MEX
文件，使用
C
函数就和使用
M
函数是一样的了。
$ g% g3 Q, A7 Q- ] ]( f+ @
我们现在来说
mexFunction
怎样写。
0 c8 Y+ |/ J( p' n. f0 e
mexFunction
的定义为：
: Y) X5 [( }3 A
void mexFunction(
/ L1 C. T' d0 [& }5 d3 y4 R0 B g
int nlhs,
& T! q! h. {6 T* ?; B
mxArray *plhs[],
/ |4 Z3 z+ _3 f% x& w
int nrhs,
. a+ r, ^: w4 K
const mxArray *prhs[]) {
% k" r s( L, y8 g2 N' m
8 p B) h9 A0 j* g0 n: p
}
3 K @7 J5 O# O5 _' }: Z# H
可以看到，
mexFunction
是没返回值的，它不是通过返回值把结果传回
Matlab
的，而是通过对参数
plhs
的赋值。
mexFunction
的四个参数皆是说明
Matlab
调用
MEX
文件时的具体信息，如这样调用函数时：
3 b f. V- M9 _
>> b = 1.1; c = 2.2;
+ K& s$ |: D* z6 e" C# b: [
>> a = add(b, c)
/ x, V7 t; i+ K! d) w
mexFunction
四个参数的意思为：
@8 n2 U" p. `& K$ F# e, S
nlhs = 1
，说明调用语句左手面（
lhs
－
left hand side
）有一个变量，即
a
。
( y( L6 ^/ W" s- n% I% d% o* `
nrhs = 2
，说明调用语句右手面（
rhs
－
right hand side
）有两个自变量，即
b
和
c
。
! \5 a1 e( A6 @/ o# \
plhs
是一个数组，其内容为指针，该指针指向数据类型
mxArray
。因为现在左手面只有一个变量，即该数组只有一个指针，
plhs[0]
指向的结果会赋值给
a
。
k9 X% a5 n. J
prhs
和
plhs
类似，因为右手面有两个自变量，即该数组有两个指针，
prhs[0]
指向了
b
，
prhs[1]
指向了
c
。要注意
prhs
是
const
的指针数组，即不能改变其指向内容。
3 U- x6 i9 r& V7 k& P
因为
Matlab
最基本的单元为
array
，无论是什么类型也好，如有
double array
、
cell array
、
struct array
……所以
a,b,c
都是
array
，
b = 1.1
便是一个
1x1
的
double array
。而在
C
语言中，
Matlab
的
array
使用
mxArray
类型来表示。所以就不难明白为什么
plhs
和
prhs
都是指向
mxArray
类型的指针数组。
& v; U- W- G8 S8 s' [& j: ]' `
完整的
add.c
如下：
+ ^- w* L! \. S. ]6 ^1 L) l
// add.c
8 h- D8 `) z( D8 G, O% J' x) a
#include "mex.h" //
使用
MEX
文件必须包含的头文件
//
执行具体工作的
C
函数
0 m/ Y5 [3 i6 z% K6 U
double add(double x, double y) {
/ G1 P" _( i$ M" V. _% [- t
return x + y;
0 i' b8 u6 M7 h" ?# h% K
} // MEX
文件接口函数
* r( _4 e# E+ y y2 z
void mexFunction(
$ G. k' p4 H3 [1 A
int nlhs,
* L( ~3 d! r* N9 N' C) T
mxArray *plhs[],
- e( y& v% g$ Z. s
int nrhs,
8 T: N. g4 ^; F# J, s0 [
const mxArray *prhs[]) {
7 W- C8 n" n/ c9 W+ S% }
double *a;
( `8 ~9 h; i2 L' l. }. u
double b, c;
' U" q% q: {8 _2 p
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
& Z* {& p; b3 o/ [9 e4 g" h
a = mxGetPr(plhs[0]);
, Y! O" t9 |$ q5 Q3 x
b = *(mxGetPr(prhs[0]));
' o- m# g4 O0 V" C$ D" q c
c = *(mxGetPr(prhs[1]));
$ f" T' d! s0 |& l0 l
*a = add(b, c);
# i% a, P! W" e8 i9 V
}
* L) m% S7 I+ v/ r
mexFunction
的内容是什么意思呢？我们知道，如果这样调用函数时：
# M( Q- ^! H$ N8 F
>> output = add(1.1, 2.2);
( o( [' Q/ s8 j
在未涉及具体的计算时，
output
的值是未知的，是未赋值的。所以在具体的程序中，我们建立一个
1x1
的实
double
矩阵（使用
mxCreateDoubleMatrix
函数，其返回指向刚建立的
mxArray
的指针），然后令
plhs[0]
指向它。接着令指针
a
指向
plhs[0]
所指向的
mxArray
的第一个元素（使用
mxGetPr
函数，返回指向
mxArray
的首元素的指针）。同样地，我们把
prhs[0]
和
prhs[1]
所指向的元素（即
1.1
和
2.2
）取出来赋给
b
和
c
。于是我们可以把
b
和
c
作自变量传给函数
add
，得出给果赋给指针
a
所指向的
mxArray
中的元素。因为
a
是指向
plhs[0]
所指向的
mxArray
的元素，所以最后作输出时，
plhs[0]
所指向的
mxArray
赋值给
output
，则
output
便是已计算好的结果了。
, s. z) i. X% P
上面说的一大堆指向这指向那，什么
mxArray
，初学者肯定都会被弄到头晕眼花了。很抱歉，要搞清楚这些乱糟糟的关系，只有多看多练。
) U5 Y0 W5 V* l
实际上
mexFunction
是没有这么简单的，我们要对用户的输入自变量的个数和类型进行测试，以确保
0 r7 e( |7 C8 L9 I# ]
输入正确。如在
add
函数的例子中，用户输入
char array
便是一种错误了。
, ]1 g0 d3 ~6 e
从上面的讲述中我们总结出，
MEX
文件实现了一种接口，把
C
语言中的计算结果适当地返回给
Matlab
罢了。当我们已经有用
C
编写的大型程序时，大可不必在
Matlab
里重写，只写个接口，做成
MEX
文件就成了。另外，在
Matlab
程序中的部份计算瓶颈（如循环），可通过
MEX
文件用
C
语言实现，以提高计算速度。
% H! q1 v7 G$ h2 y
0 v' l3 e+ D" x$ U# g" K5 l
*********************************************************************************************************************************************
% n2 C" P+ v! h' A& \4 Z8 {$ _
6 E* G8 O7 i1 ]- G) T& K6 E
mex
的目的
,
/ N& Q. V' Y0 g- h/ ?9 v
* Z, f+ a* J/ P* i9 V# @
通过
C/C++
语言编写代码
,
在
Matlab
中将其编译成
mex
文件主要可以做以下几方面的事情：
! D6 Z: M7 t' G
& M' J2 p3 q# ?1 D1 P8 ~: x$ a( k
1
、加快程序的执行速度
. Matlab
在
for
上如老牛拉车的速度确实让人抓狂
.
! B& ^/ N, R; R. Z. Q7 ]0 o9 Y, P
( a# u1 x7 N$ \) k! x0 }
2
、将
Matlab
作为
C++
的开发调试环境
.
尤其是有大量数据需要处理时
,
用
Matlab
观察其中间结果十分方便
.
$ r& E. k3 [) t
' {) F* Z4 P' z! b6 R
3
、据称可以弥补
Matlab
硬件设备接口的薄弱环节
.
3 p! o8 r" B/ J2 D7 m1 s
" _( { m* v# @6 N/ ^
今天写了第一个使用
MEX.
! j) l$ f1 q9 b
9 O) v0 R/ c5 _) t+ a% v
一个简单的对
Matlab
普通数值矩阵的操作
.
3 t3 | s6 z. `: {9 ` i0 f
" O! O8 y6 k) w, K
其中
Matlab
规定的与操作系统版本有关的
mwSize,mwIndex, size_t
在
32
位系统上其实本质上就是
int,
所以
8 `% n& c3 _0 v! l
; Z1 S6 D' r z4 S0 L! Z/ O8 u
一律用
int
代替
.
! _# C' ^* C* V
. X! T. n- l* ]: v1 k) ?* ?
#include "mex.h"
) N: w, Y$ p1 B1 C; K
#include <iostream>
4 C) f: F: _3 n
9 @0 D! m* I# w5 e* {6 V
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
/ ]; s, e8 Z1 `- D4 b& i: Z a
{
1 F3 _) I5 Q& L7 [0 w5 z
) O) r2 Q4 @3 W* x7 \! q
int i,j,k;
* w7 R. i6 }% K! v( Y; Z3 t Y
int index;
) Q: j# n% B/ n" b: z# e
double* pr=NULL;
0 H( L# e/ _. R* [
double* pi=NULL;
7 @$ D, m$ L$ k, o/ o( m
int M,N;
9 b1 r0 a7 q8 S* S0 P
int ndim;
2 s) i: z" ^, Y8 S: J
int dims[2];
) ]* k. Y4 G3 W8 }- z7 @/ h0 N
for (i=0;i<nrhs;i++)
, R5 Z9 ?% s9 A7 B
{
2 x ]* e/ N; q& U8 j6 ]
if ((mxIsDouble(prhs
))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs
)==2))
$ l9 ?$ l8 j2 m
{
$ U; C# _) }& w0 {' O
pr=mxGetPr(prhs
);
0 H, V3 Q6 N6 X$ |& L) |
pi=mxGetPi(prhs
);
9 P+ S" [; p* j7 L3 @+ h/ ]+ P1 E p
M=mxGetM(prhs
);
6 y. f. K K$ X$ f& J5 W
N=mxGetN(prhs
);
' s# s/ [: Z* C/ r8 _
ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs
);
, ~# u) c; Q) C3 G
7 s! p9 g, L b# u- n/ `
mexPrintf("
变量
%d:\n",i);
4 L0 Z6 e! x' X6 K, H d$ k1 }
for (j=0;j<M;j++)
; t8 n* o! V1 B7 H' v
{
$ v( Z# P, r6 o3 c; J1 g
dims[0]=j;
4 Y9 u$ s2 h4 B: b* u) q
for (k=0;k<N;k++)
' _. c) p' O! U4 x$ S7 N: h
{
, z. {! n- L) L; e
dims[1]=k;
1 E/ |6 C9 l5 l3 h3 Y
index=mxCalcSingleSubscript(prhs
,ndim,dims);
" U y! r: ?" _" w2 E
if (pi==NULL)
2 u' Z5 C6 x; C+ R0 n, w! E
{
. a8 q4 ~% A6 r
mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
6 a, g) C1 m) v0 I2 _1 E- Z& c
}
8 a9 B6 q! M1 C9 b) F3 E" R5 ^. ?9 H* I
else{
1 e$ I! Z6 V& |! f" K7 A
mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
0 a0 R- O H+ \ W0 W
}
0 r7 Y% N3 {4 }2 L4 ]* E
}
7 B) l* R" h+ R% L9 X
mexPrintf("\n");
7 ?7 U8 P+ `5 ^& g7 R* J4 u4 u! F
* F8 A: K! K% @) G1 N
}
) P( E3 O0 p- ~$ x2 V2 u( x r
# q9 C- k8 r9 ` P/ M3 F" p
}
+ x9 W; O# P% G" E; f! ?
else{
$ F" J l! x" N) j4 A T
mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
6 f! [! k9 x& z0 D
}
' E" v1 W, M: H8 K* b2 @
; T2 B2 J6 T( ~, }
# Z' h! S) T1 V+ O1 H! w0 P
}
. w- m3 r4 ?' ?4 D- b
0 o9 \9 O1 }+ b) z
}
# V! a0 L% N: z2 E" `
+ |7 `$ ]9 E' V4 n2 e( k
Result:
6 N5 v2 Z( `6 D0 x# u
/ u6 W! W" ]5 u9 M
>>mex test.cpp
" W, \$ J+ S: T Q4 n% U1 L
>> test(a,b,c)
8 m; v5 A5 d$ n q
变量
0:
. R( u5 E# j4 w9 C
0.35 0.62 0.83
' w2 Y) Q* F0 G' r7 i- n7 D
0.20 0.47 0.59
& a/ y8 s* T2 K# U" \* d
0.25 0.35 0.55
, }/ Y; g. }) T8 z
变量
1:
+ O% Z( c- v, l% w
0.92 0.38 0.53 0.57
" S3 g' @- O% r: b
0.29 0.57 0.78 0.47
1 \$ |9 D1 H! B" N
0.76 0.08 0.93 0.01
5 i) f) @. a0 s, E4 @$ W" S
0.75 0.05 0.13 0.34
. T+ w# x- [( ?
变量
2:
4 J( n: {) S8 q2 o3 y3 n9 B
0.16+ 0.87j 0.60+ 0.43j 0.45+ 0.14j 0.83+ 0.85j 0.11+ 0.08j
! ~( [) u: x/ E, a" Z( F
0.79+ 0.08j 0.26+ 0.91j 0.08+ 0.87j 0.54+ 0.62j 0.96+ 0.24j
, u4 c; ]% W' A
0.31+ 0.40j 0.65+ 0.18j 0.23+ 0.58j 1.00+ 0.35j 0.00+ 0.12j
) D0 @) O5 }' H/ @3 R2 s
0.53+ 0.26j 0.69+ 0.26j 0.91+ 0.55j 0.08+ 0.51j 0.77+ 0.18j
1 }& X: n( C5 @0 R+ d% n
0.17+ 0.80j 0.75+ 0.15j 0.15+ 0.14j 0.44+ 0.40j 0.82+ 0.24j
{6 r0 `( A' l% E4 g+ v
>> help test
/ D" z4 B+ {3 i7 j
本程序用于调试
mx______
函数
.
! M8 W( N; Q3 r6 w3 Y0 q( n
" J2 W6 ?5 O9 c' M7 Q( X9 U
& s8 p* T! B/ F( p3 U
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* p) d. Z, N" {4 U7 j
! j6 Q/ K' b) l7 ~" d0 N
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作者:
天海星云
时间:
2012-9-1 21:44
很不错的资源
作者:
wangtianyang
时间:
2012-9-3 09:25
嗯嗯，很好谢谢楼主
作者:
gucci_purple
时间:
2013-1-3 11:17
顶一下。谢谢楼主啊~~
作者:
tequila33
时间:
2013-1-8 21:11
很实用啊....谢谢楼主~
作者:
lieove
时间:
2013-1-14 23:11
为什么不直接用matlab的m文件写成一个函数得了啊！！！何必这样麻烦呢？
作者:
zzllnnhh007
时间:
2013-1-27 19:04
谢谢数学中国的老师们，老师辛苦了
作者:
墨羽飞
时间:
2013-3-1 17:45
谢谢楼主~~~~~~~
作者:
fjnanyuan
时间:
2013-4-5 12:25
好高级啊，为什么要10个字符啊
作者:
jonejack11
时间:
2013-6-4 00:38
正是我想要了解的，其实编程是相通的，关键是怎么编
作者:
pcyaoqiang
时间:
2013-7-12 16:01
支持一下啊！！
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