Matlab调用c程序

梦溪517

Matlab调用c程序
; i0 F6 Q$ l* r* A' {& c. t文章来源：不详 作者：佚名

' g1 v5 ?) d: ^2 @& I7 M8 j--------------------------------------------------------------------------------

2 `7 ?( t( X, S8 s2 y该文章讲述了Matlab调用c程序.
9 N9 x: ^  ^$ n- [1 ^3 `
方法：
2 Z7 G$ t# `/ K  F6 x% W第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
0 x7 d6 O1 {  [3 g+ S( H0 P8 V3 j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
# S8 y0 S" e# f1 N- V; S" J; J4 R- H( b
*********************************************************************************************************************************************
: e7 g  p* D/ w7 n7 ~- b7 n, @
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) {
0 j9 j4 x1 ~, D1 e6 U, `　return x + y;
7 J2 v& T4 x+ |; g# @}
( ~' B3 o, g' L$ N现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
>> a = add(1.1, 2.2)
8 f( `; S: R% O8 r7 Z  ^9 t3.3000
9 ]8 W) M8 _' p2 a4 e1 f- l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。
$ Z* P7 @8 B4 X9 r9 q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）。
) ]4 P% j/ y- X$ T2 [9 o4 [6 \- x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。
4 I# L3 E1 I. _: n- b7 [我们现在来说mexFunction怎样写。
& P8 ^" w/ e6 P( v, `1 S; imexFunction的定义为：
void mexFunction(
　　　　　int nlhs,
  Q# `/ r9 i( w; F/ A- [( C- [. n　　　　　mxArray *plhs[],
" u4 I" J( u* N　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {
  z! U* R/ q/ V/ n6 p, w2 O
  D7 \6 S% c8 ~5 m" I}
4 O3 g3 n" }" u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：
! K$ u- {7 [; q6 P+ D' Q( @>> b = 1.1; c = 2.2;
3 G; g7 j. J1 b5 ?/ l>> a = add(b, c)
' t! x7 q8 t$ j& DmexFunction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：
* t8 J8 E( D  h5 @' P// 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;
1 u4 V$ _# f5 s6 m! n( W) ?6 L& ]} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
　int nlhs,
　mxArray *plhs[],
　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
7 g1 g. e- L) o  l# V7 x6 `　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
/ v6 B& b' l0 z5 Y' [( c+ j* a　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
' n2 e1 |6 a: Q) [: Q9 {! {　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
+ A6 g" p8 X4 i, \　*a = add(b, c);
}
# I* z" h5 @4 dmexFunction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。
8 g; }; Y) _! w) t& T: o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
4 I7 K8 }4 F% a4 i" A* C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。
: w# p- y, W# t! N7 \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。

9 }' ^2 \7 B- C# ]: N*********************************************************************************************************************************************
+ @, ~: c7 S9 l5 L; T1 T% N
" t: g8 \% N- y5 x/ N' \5 ^mex 的目的,
: T  p8 A* z7 n8 q2 v
* R8 L" F. I5 N' 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：

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.
5 _" Q3 v* E+ u8 `% n
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 g+ b9 Z7 b5 j4 V! w8 e  P
3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
; g1 T( V, J3 q, S* [
; M6 T2 L( z& \  J今天写了第一个使用MEX.
% x  `6 P% f) y$ K, I8 k) b- [9 ?
一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
/ ?; N. G2 x# O; B5 ^/ s
# Z9 U" v6 w' w4 r. z$ R% R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
& E) I7 ^" a4 u( T3 v% Y
一律用int代替.
: o0 a# S7 z' p& N4 H* n
3 j$ M, l: ^- _#include "mex.h"
#include <iostream>

; ~0 Y& `2 w9 M# d' ]" d; `void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
, j" s. O6 ~' i, P
% L& c, a& H1 I1 Z: vint i,j,k;
! y5 H" }  u' W  Oint index;
1 K5 C0 v& t* o& Xdouble* pr=NULL;
* t* z; {! @* b4 z. M; Odouble* pi=NULL;
- `7 j# A' C9 gint M,N;
int ndim;
int dims[2];
0 v, N/ A( f- l! K' Zfor (i=0;i<nrhs;i++)
+ _" u3 s2 Y: g( I* s* p{
- J9 ^  q! ?0 T7 Y  V. _6 e7 h   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
8 D+ J% R  I/ s* O- a7 c  I, B- }    M=mxGetM(prhs);
    N=mxGetN(prhs);
! o/ A4 i$ h' f: h4 ]4 s8 a5 A    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);

% {. w/ v! O( T    mexPrintf("变量%d:\n",i);
    for (j=0;j<M;j++)
! H7 p7 {. q! s9 C3 w    {
     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
     {
      dims[1]=k;
  r7 d1 S" K% g* @. ~: r      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
4 K' |3 z3 n0 k- [4 r  n" ^: c       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
$ `  _! ^8 q# s9 A      }
4 y5 Y# R4 ^" [' r& z      else{
. S3 R" D: c( F1 b0 w" V( f       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
      }
+ j* i1 @9 c% k, i7 R) Z     }
* B3 Y. }3 |8 l) H" j# b8 f     mexPrintf("\n");
, A" _7 [3 Y4 J- X& C
$ r& v# q5 D  Q/ _. m    }
  
   }
7 d4 J8 a/ k! f* N: Q6 S. {   else{
* J  _8 ], L/ z9 M5 v4 X    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
}


& W. _( a3 e. E+ M}

) {5 u/ k( L, |* ~, l}

Result:
$ Y8 m/ l' S$ k
>>mex test.cpp
7 E% ~0 t3 h$ V4 a9 S+ ?% Z>> test(a,b,c)
变量0:
0.35 0.62 0.83
1 D$ ]' z0 Q/ p4 Y  w4 N0.20 0.47 0.59
0.25 0.35 0.55
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:
0.16+   0.87j 0.60+   0.43j 0.45+   0.14j 0.83+   0.85j 0.11+   0.08j
0.79+   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
& f6 Z( V. D' ^$ Y+ d7 \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
>> 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

& z/ [9 X% P' K; N/ L3 G+ C下面是其附件，内容一样，方便下载 Matlab调用c程序.doc (41.5 KB, 下载次数: 10)

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