Matlab调用c程序

梦溪517

Matlab调用c程序
; e% u  W% M# {文章来源：不详 作者：佚名

9 \% `( r9 c( o--------------------------------------------------------------------------------
% ~' b# y, j7 L- q0 q5 w
该文章讲述了Matlab调用c程序.

2 j" P+ K: f! w& X  h+ n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；
! k1 p$ K- q8 l) n' U& f选择c/c++编译器；
% Y4 n0 O8 w$ C; m+ t0 N# Q选择c/c++编译器版本；
' W5 z! X9 d8 w( D确认。
第二步：键入：mex *.c

% i8 t2 l9 L& Z3 q2 _*********************************************************************************************************************************************
1 S' c% N. c" s/ t" c) L
) N9 y1 K: L1 b0 |% Y实例介绍：【转】
. V; \3 G1 `  q
7 }3 L& x9 G) r" V* Y& @0 g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：
( F5 F% f4 H5 p/ ndouble add(double x, double y) {
, t# n1 M" m3 o: t　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）。
6 F5 e" ?+ r- `0 a& v比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：
>> mex add.c
  V1 C# ~2 e) c! m# |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。
; O6 T3 ?. h* V/ Z8 ~& g6 u6 Y我们现在来说mexFunction怎样写。
3 B% |4 V5 v% `  }% O/ D- r$ BmexFunction的定义为：
% C+ v; P! g" k% B) X( X3 G+ Dvoid mexFunction(
　　　　　int nlhs,
) P& u, N. d. ^/ d" D: w# W0 n　　　　　mxArray *plhs[],
　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {
1 x. A" L: B4 M8 ?
}
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：
2 N- P& E- S# ?# h>> b = 1.1; c = 2.2;
* {; w1 [- u9 c5 @3 |+ u; c* I1 ], P! {& ^>> a = add(b, c)
5 q% U, n) `& O: x- ?7 vmexFunction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。
5 s, X8 L: B4 [& qnrhs = 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。
# @+ v/ H9 h7 M/ f  x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：
* J9 ~. a* P8 M7 Z2 i3 i// 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;
4 y3 X' W7 ^: K0 ~, G4 {+ j} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
  O' a: e) p  ~+ ]0 u7 s: A: L　int nlhs,
  m9 y1 \, Z7 Q　mxArray *plhs[],
2 d) D! p; r' n* X) }3 U: A　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
　double b, c;
  G4 T. B( E+ p8 t7 ?( p; I/ b& n　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
+ ^( V  [" X# u9 n9 Q　*a = add(b, c);
! G- j, i3 }9 z. o6 l# I}
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);
: r, K/ b3 K4 I9 Y! @' L6 o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。
0 R7 E2 a8 e5 L3 o+ o  W) ~3 z9 S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 E4 q' L( T( w# N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。
& b7 O/ D$ }8 P" R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。

*********************************************************************************************************************************************
! F/ l+ c$ L: [
3 a+ g( D- D  F- smex 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.

- M# d6 @5 H8 j( e2、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.
: C: q4 W, Z1 I  T
8 ?( d& T6 D4 h& m今天写了第一个使用MEX.
& s1 W9 o8 h$ v- n+ M( F4 w
' g; T( Y7 Y0 ?. K0 w/ S7 G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>
6 E% F, u- ~! G0 M' h" [
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
( @& U5 a+ D( o
int i,j,k;
9 ?; R! N. t1 z& U8 Q: G+ Zint index;
double* pr=NULL;
; V7 }- ~7 p& _6 Odouble* pi=NULL;
int M,N;
int ndim;
int dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
{
   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
: V. \" R3 I, \. g  E' K   {
/ v9 A5 T0 [, T9 P% D) p    pr=mxGetPr(prhs);
* m' j8 l0 S) k% }) y; {9 e    pi=mxGetPi(prhs);
    M=mxGetM(prhs);
- t0 A# k4 m/ s. E: R+ Y; ]    N=mxGetN(prhs);
    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);
+ z% ^- W& _4 A
* r+ K6 S) Y" ?( n    mexPrintf("变量%d:\n",i);
9 q: g8 E& }6 G8 V' D' p: L    for (j=0;j<M;j++)
    {
# E9 Z' K1 S& b     dims[0]=j;
7 U4 J8 T" }: X! P; h3 M% [9 t     for (k=0;k<N;k++)
9 ^4 j3 {2 d. ]     {
      dims[1]=k;
# O; L3 U# `6 z      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
7 \6 Q. Q; P* |2 N' X& [1 |1 O      if (pi==NULL)
* S* z3 q9 e, W1 y      {
% R( Z0 F  R$ u4 t+ [$ `# z( m       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
      }
# `" p& ^) _. L& {) p3 w; G      else{
- h1 N5 b$ k$ m+ Q       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
; [$ v7 s, G0 b8 I/ a, \! R      }
- h  H- c8 S' v  H     }
     mexPrintf("\n");

    }
0 Y! r% b# |4 K7 ~  
   }
! H5 Y. z2 D5 d7 C- o. A& q   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
}
! G+ |4 N) y& B( T
  D& E" W4 n2 q7 ?4 y3 `
}

}

Result:

7 @2 O: b- z2 ]3 t+ ^* ]>>mex test.cpp
8 `9 |6 W6 }" {' _5 [6 w7 C>> test(a,b,c)
% J# M( c5 _4 l, h$ t变量0:
# S4 u; {* o2 L4 W# Y$ B, \( s0.35 0.62 0.83
0.20 0.47 0.59
: J4 S( Y) y  K; e' b2 e/ D! E# {* X0.25 0.35 0.55
. V/ D5 O: q5 E0 C  B变量1:
0.92 0.38 0.53 0.57
0.29 0.57 0.78 0.47
0.76 0.08 0.93 0.01
0.75 0.05 0.13 0.34
变量2:
3 ]. X3 l+ m3 ?/ k- @$ W3 ~$ F( ~0.16+   0.87j 0.60+   0.43j 0.45+   0.14j 0.83+   0.85j 0.11+   0.08j
: [+ U7 N7 }  o3 m$ n9 L# [. s0.79+   0.08j 0.26+   0.91j 0.08+   0.87j 0.54+   0.62j 0.96+   0.24j
- c* V/ F  Q3 p4 m) [; t0.31+   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
0.17+   0.80j 0.75+   0.15j 0.15+   0.14j 0.44+   0.40j 0.82+   0.24j
6 O+ b' {; p5 }+ w$ t* W# E# J2 N& b>> help test
- V* j$ @# d' d本程序用于调试mx______函数.

; n- f; i- _' o( ~3 C- o
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, T7 k  t/ {2 N" E9 B# i
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2012-8-28 20:47 上传

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天海星云

很不错的资源

wangtianyang

嗯嗯，很好谢谢楼主

gucci_purple

顶一下。谢谢楼主啊~~

tequila33

很实用啊....谢谢楼主~

lieove

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？

zzllnnhh007

谢谢数学中国的老师们，老师辛苦了

墨羽飞

谢谢楼主~~~~~~~

fjnanyuan

好高级啊，为什么要10个字符啊

jonejack11

正是我想要了解的，其实编程是相通的，关键是怎么编