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标题: Matlab调用c程序 [打印本页]

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作者: 梦溪517    时间: 2012-8-28 20:47
标题: Matlab调用c程序

Matlab调用c程序
文章来源：不详 作者：佚名
' {! f" l; K- q  x& r, W
9 [3 L* K: \1 l  g! Y# U--------------------------------------------------------------------------------

该文章讲述了Matlab调用c程序.

" G. z- g) Q' {方法：
第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
键入命令：mex -setup；
% m9 L/ c) J$ t! R" N6 q$ c6 |选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
& l5 D2 m  O6 P$ V8 t% V. D6 x' \确认。
! ]. {+ R/ C1 y% T6 h第二步：键入：mex *.c

  R( ^, `# `9 E( ]+ Q& W*********************************************************************************************************************************************

* y5 w: Z& w" w/ e7 S7 y实例介绍：【转】
: a+ @# \" s9 U
: M9 ^' c; A! r9 o) |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：
+ N, e* s* D  tdouble add(double x, double y) {
　return x + y;
: y3 H# ^: v0 O7 h}
现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
; N5 w" i, b; d& M>> a = add(1.1, 2.2)
3.3000
8 i5 i4 n2 k' \, I6 z- a% t; O/ i要得出以上的结果，那应该怎样做呢？
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。
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。
/ [! i4 R( ]. {9 v4 ^. p2 H" T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）。
比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：
>> mex add.c
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。
) z. N. r* }8 z( b: u5 b1 T& \我们现在来说mexFunction怎样写。
* v# S5 J4 T8 e! BmexFunction的定义为：
void mexFunction(
　　　　　int nlhs,
: x& j. U$ T( D) X: ~7 Y$ n　　　　　mxArray *plhs[],
0 H4 N! G+ ?, K- T$ R) I5 c( P　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {
" ]; m3 |0 X! v& V+ o
}
) c, @9 S) r+ \! u6 }9 Y3 U  r2 v5 g+ a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：
+ A. V0 I1 {: h; w>> b = 1.1; c = 2.2;
>> a = add(b, c)
mexFunction四个参数的意思为：
# U' I- D3 s0 i' Z. h# Hnlhs = 1，说明调用语句左手面（lhs－left hand side）有一个变量，即a。
0 _9 R9 q( ]) i% W1 unrhs = 2，说明调用语句右手面（rhs－right hand side）有两个自变量，即b和c。
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。
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。
9 m" B: ?+ ]0 l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。
完整的add.c如下：
// add.c
# w. Q) Z! e" G7 |- o#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
double add(double x, double y) {
　return x + y;
$ A$ V2 I/ Q+ ?} // MEX文件接口函数
8 u/ g# X( c) G/ w7 `4 F  I0 ^void mexFunction(
　int nlhs,
　mxArray *plhs[],
　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
9 o3 A( q/ @/ i; j0 f& y% Z　double *a;
　double b, c;
7 H; ~  w8 l2 c1 j5 ?! [　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
* `6 Z& L% G$ ]; i! G; I! c　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
　*a = add(b, c);
! `" [9 J/ E" T0 Z" ?}
* ]- L9 n" s0 ZmexFunction的内容是什么意思呢？我们知道，如果这样调用函数时：
>> output = add(1.1, 2.2);
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。
+ I- n( l5 p( Y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。
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
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。
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。
' r  [! B8 _) ?" u
. q8 X) E2 f; ?  N, h( |*********************************************************************************************************************************************
$ Q. j. s, L0 E! |) B% x8 {
mex 的目的,
$ h/ {# q1 W& ~* `) I5 Y
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：

9 a& _8 R4 W6 H$ t# j( }7 }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.
, E; X- d7 E/ N' s7 J7 T5 r( _6 Y
+ l9 M- Q# P- m( M7 y% k. f1 D2、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.

0 M  E' u4 d4 f: B& l3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
3 B  G: _  k. W8 Z: x
今天写了第一个使用MEX.
/ \( b) B* R+ c4 _4 U7 i
- V! `& X1 r/ T一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.

: e$ y3 i2 |; ]3 V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

* Y* x: q& {; \一律用int代替.
4 D4 G$ [5 r6 L( R: l* X
# r4 g2 {- I0 C7 z, w4 h#include "mex.h"
0 \8 ^3 O% v" K" s1 b#include <iostream>

void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
) K: v' E& a) t+ n5 |, Y
int i,j,k;
int index;
double* pr=NULL;
! f2 H5 }; r4 hdouble* pi=NULL;
int M,N;
+ B% G+ M- P. K6 x" _. gint ndim;
* s: a# s: s) j) S5 T9 u- d' Rint dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
{
( _4 Y) Y/ Z6 S. z: F   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
. L3 Q7 X: [, H5 h! \' }3 N    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
    M=mxGetM(prhs);
    N=mxGetN(prhs);
0 y' k7 q3 y' z2 J; H    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);

! J; }% D, @- \: O/ ?    mexPrintf("变量%d:\n",i);
    for (j=0;j<M;j++)
) H$ x1 U8 `! e! B5 C/ D    {
* h+ q3 L2 V+ ]     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
/ ^4 \% P' }) l     {
      dims[1]=k;
      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
0 N9 G9 k4 L+ G# o% V% S+ b9 U      }
      else{
+ B- L9 b& ~) E( i       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
- k3 }, v% ?% g; B% e      }
! g0 E# A& J( r  c) Q( y     }
0 X( |  l5 M; X& d% m     mexPrintf("\n");
) D) I7 w9 V0 M8 |7 ]8 |+ T6 j
. G. X5 `6 [9 @1 ~9 C5 l( o    }
2 c4 M5 J# O$ k. n3 w  
* U0 ^$ p5 p& ^- ?1 E  y   }
   else{
* D( v% M% H2 Z8 ^& h    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
! U+ f5 P8 e" v* u9 j}


}

}
3 W: K! I7 s5 g/ z$ o
Result:

+ b  I4 r6 r: a. q- j- p8 d>>mex test.cpp
>> test(a,b,c)
变量0:
0.35 0.62 0.83
# R3 o7 p$ A3 ~, i+ ~: m: d! y0.20 0.47 0.59
8 m1 F1 W/ B6 M3 e+ z4 q% R' W0.25 0.35 0.55
) T. _& }; H8 J" v9 ]变量1:
0.92 0.38 0.53 0.57
7 j) t* X" l( V# q$ c. R5 u, Q. I6 z0.29 0.57 0.78 0.47
/ R! Z' L6 \  A3 g+ C. g0.76 0.08 0.93 0.01
0.75 0.05 0.13 0.34
变量2:
0.16+   0.87j 0.60+   0.43j 0.45+   0.14j 0.83+   0.85j 0.11+   0.08j
. G  H2 Z9 {! O6 t9 O: z0.79+   0.08j 0.26+   0.91j 0.08+   0.87j 0.54+   0.62j 0.96+   0.24j
0.31+   0.40j 0.65+   0.18j 0.23+   0.58j 1.00+   0.35j 0.00+   0.12j
0.53+   0.26j 0.69+   0.26j 0.91+   0.55j 0.08+   0.51j 0.77+   0.18j
% [6 i: x: b" {0.17+   0.80j 0.75+   0.15j 0.15+   0.14j 0.44+   0.40j 0.82+   0.24j
>> help test
本程序用于调试mx______函数.


本文来自: 高校自动化网(Www.zdh1909.com) 详细出处参考(转载请保留本链接)：http://www.zdh1909.com/html/matlab/14744.html
8 G* n/ x3 m# y1 j! I
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2012-8-28 20:47 上传

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作者: 天海星云    时间: 2012-9-1 21:44
很不错的资源

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作者: wangtianyang    时间: 2012-9-3 09:25
嗯嗯，很好谢谢楼主

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作者: gucci_purple    时间: 2013-1-3 11:17
顶一下。谢谢楼主啊~~

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作者: tequila33    时间: 2013-1-8 21:11
很实用啊....谢谢楼主~

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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？

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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

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作者: 墨羽飞    时间: 2013-3-1 17:45
谢谢楼主~~~~~~~

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作者: fjnanyuan    时间: 2013-4-5 12:25
好高级啊，为什么要10个字符啊

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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

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作者: pcyaoqiang    时间: 2013-7-12 16:01
支持一下啊！！

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