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发表于 2012-8-28 20:47 |只看该作者 |正序浏览

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Matlab调用c程序
文章来源：不详作者：佚名

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该文章讲述了Matlab调用c程序.

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；
选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
确认。
第二步：键入：mex *.c

*********************************************************************************************************************************************

实例介绍：【转】

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：
double add(double x, double y) {
　return x + y;
}
现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
>> a = add(1.1, 2.2)
3.3000
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。
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。
我们现在来说mexFunction怎样写。
mexFunction的定义为：
void mexFunction(
　　　　　int nlhs,
　　　　　mxArray *plhs[],
　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {

}
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：
>> b = 1.1; c = 2.2;
>> a = add(b, c)
mexFunction四个参数的意思为：
nlhs = 1，说明调用语句左手面（lhs－left hand side）有一个变量，即a。
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。
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。
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
#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;
} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
　int nlhs,
　mxArray *plhs[],
　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
　*a = add(b, c);
}
mexFunction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。
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。

*********************************************************************************************************************************************

mex 的目的,

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：

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.

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.

3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.

今天写了第一个使用MEX.

一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.

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

一律用int代替.

#include "mex.h"
#include <iostream>

void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{

int i,j,k;
int index;
double* pr=NULL;
double* pi=NULL;
int M,N;
int ndim;
int dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
{
if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
% x- s& k3 C: Y' n {
+ t: c8 f" O; v/ a( {1 K! R- }2 P pr=mxGetPr(prhs);4 a( s2 m+ m+ H* P  n
pi=mxGetPi(prhs);
4 y* l$ O* T) ]7 t M=mxGetM(prhs);
5 S; g5 t5 {$ q$ j; \- a N=mxGetN(prhs);
0 h# k, K* q, ] ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);3 k* f/ M* d- y" R  e9 f

7 p- N+ A+ c2 B* e' B. U mexPrintf("变量%d:\n",i);
2 h( R- t  R9 ]% I/ J for (j=0;j<M;j++)
! f, O+ ?6 ^) _. J! W, l" w- Y! u {
  o, V' E1 o7 v: r* E    dims[0]=j;
2 d/ B, Q$ Z" b% z5 J    for (k=0;k<N;k++)
* s5 Q# y3 p- I# x9 i  m    {
& r5 `* [' }3 `) {- n6 w+ B0 ?, Y  V    dims[1]=k;* ^' \5 x, \; {6 ^6 Y1 s
   index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
, u3 ]4 ?3 z$ J& T: q    if (pi==NULL)
5 h5 f: G! G/ Z  c! p    {
% O1 u) L* z/ r. q) H2 K    mexPrintf("%6.2f",pr[index]);& }$ O, d, }, }! _
   }3 P4 U. A! i4 ^8 ~/ O/ z0 @
   else{
. |- J& W6 P; o" }- t% S    mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);4 W0 s6 s, }+ y) a( W
   }% \# t  ^$ t- A- S5 u
   }. s" ~' ~- C3 O/ V+ X7 g& \1 ^- |9 M
   mexPrintf("\n");7 R7 y' O2 K9 A8 M4 Z' Z
! j& G0 G) Q5 o% o
}
! s  f8 U8 A. R% Q, m  . ^6 A& v, [' _) O
}- j( B% Y! \8 _3 F( D& t2 B
else{/ q& G! d' j& Z# L/ @
mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
( @. V1 b# B. R: k$ a0 r6 x# u. E}  r) ~" Q$ D4 Z6 u, m" F

) t$ y$ e& i4 |5 q3 e
  o2 L8 k- k4 N" r3 H}' D) U( v( K" b2 V; O3 X5 z3 f
9 A4 R3 n$ Q8 c+ m* ~3 b) F2 i
}2 \- M* g8 ?8 }' A. T  w. i( M

$ H0 ~4 C  I. _Result:- O  I/ s4 Z* h# [/ Z- b" p- e! s
# C7 w6 l$ [7 s% }
>>mex test.cpp
" H/ X) l9 ^' O7 N>> test(a,b,c)
. R9 ^) s7 G0 C! d) D0 n6 a, ?变量0:
1 p9 B' c7 x: y  B4 d0 Q$ I3 W0.35 0.62 0.836 ^$ ]  `# C' \! M  r; z9 @
0.20 0.47 0.59
- P' q6 G- C  E$ W1 _0.25 0.35 0.55
+ N/ Z9 Q8 m/ w, b8 a/ O& n变量1:! K# Q- B2 z4 V& u3 ^/ l( I0 |
0.92 0.38 0.53 0.57
, `: C7 M8 c% y! o; ^9 b: n0.29 0.57 0.78 0.47
4 M+ D( Y3 z. O/ x3 Y! @- X0.76 0.08 0.93 0.01( ~0 W9 T2 ]' {( H! ~6 a
0.75 0.05 0.13 0.34
/ ^! G6 V! p& G# a" V变量2:% y9 w7 a0 [3 Q# p( S
0.16+ 0.87j 0.60+ 0.43j 0.45+ 0.14j 0.83+ 0.85j 0.11+ 0.08j
3 o+ s0 t. q! Q% ?. V# H( A, T6 u0.79+ 0.08j 0.26+ 0.91j 0.08+ 0.87j 0.54+ 0.62j 0.96+ 0.24j7 f; `( S! x0 X  N
0.31+ 0.40j 0.65+ 0.18j 0.23+ 0.58j 1.00+ 0.35j 0.00+ 0.12j
4 s( ?- w& r# j* N0.53+ 0.26j 0.69+ 0.26j 0.91+ 0.55j 0.08+ 0.51j 0.77+ 0.18j
4 m# e7 B! ?7 G* W, X$ x0 m0.17+ 0.80j 0.75+ 0.15j 0.15+ 0.14j 0.44+ 0.40j 0.82+ 0.24j, _; V. _; n1 i1 K
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