Matlab调用c程序

梦溪517

Matlab调用c程序
文章来源：不详 作者：佚名
0 p2 k6 R3 D6 T. k
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" z2 [, h) {; b
" j' {- ?" S6 y  s6 x0 `0 P该文章讲述了Matlab调用c程序.

5 c' O6 t4 r# J% e2 u. O6 y' Z: M( n5 ^方法：
, g4 ?1 {& f* }. f' O  o第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
) ?& [. Y9 W1 K/ d0 X, z键入命令：mex -setup；
选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
9 D; A6 z6 j. n5 a( }6 }3 K确认。
+ J" }5 V. R+ K' b/ V$ Q/ {第二步：键入：mex *.c

9 }3 V$ P' {2 S# W*********************************************************************************************************************************************
  q6 h5 I  V  j
4 r2 v4 o2 M3 R" d实例介绍：【转】
, A; w, J3 x: ]  s
+ p/ v- X# ?0 P3 N. E7 T3 @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) {
# l+ U/ o0 t: o% n$ Q/ b　return x + y;
}
现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
  o: ]' E; b5 Q" h: Z+ j# T>> a = add(1.1, 2.2)
3.3000
$ @1 P% |) }, {* P) i要得出以上的结果，那应该怎样做呢？
" M  E  @' w4 o# P- ?: _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。
  O. Z5 f! g1 H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）。
! F# X& j: R6 ?/ @; \9 H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。
& _% C2 ~' m7 T我们现在来说mexFunction怎样写。
mexFunction的定义为：
0 T5 N( G" S$ u1 l0 r$ Qvoid 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：
7 C# l& @/ T. s0 S5 [, D4 l>> 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。
+ U0 @; \! f! a: r4 t9 L* |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。
" N" v) I( |+ S0 l- P: Cplhs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。
2 Q; ~' _. ^1 L& Y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。
* h/ Y( p/ C# U7 Z: N2 @% w完整的add.c如下：
: ~: M, G: J% ^7 Q  _* d6 e// add.c
0 o7 l* F/ `% |5 E& D3 I; 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
3 w7 L3 u; w) Q8 w' z: s. N2 D3 G# mdouble add(double x, double y) {
) e! t' B( j" x$ m- e　return x + y;
} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
　int nlhs,
% |, `5 d3 A1 q9 J( X　mxArray *plhs[],
+ R+ s( {2 i! g! Q1 C　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
  ?( x' T3 p. \* Z1 X, U8 Z% t1 ]　double *a;
& N; s1 F3 q4 h0 R# j1 n  C+ T　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
) W% F6 Z$ \; B; `% x　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
5 r- }1 |2 o6 @/ }4 q9 B　*a = add(b, c);
/ y7 e5 d9 v1 Z2 i% ^' e}
: X( M* z/ M+ i* F$ P0 Y# ZmexFunction的内容是什么意思呢？我们知道，如果这样调用函数时：
9 A) M. b5 n8 D  D1 {$ Q4 E>> 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。
9 `( S8 d- S2 F2 ?: o" O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。

*********************************************************************************************************************************************
' N/ r1 {. ~9 {
2 N+ m8 t1 d& Z/ A, F% E4 `4 F% Smex 的目的,
  s) T& R& \+ T4 k( d
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：
+ D' x) v+ u: R
" S/ r: X! W& s7 B6 E& }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.
6 t3 U0 q* b4 R
' g% E' Y' v0 h  `/ Q# X) u9 t  C2、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.
9 d  Y* [& p. J+ G" `6 }5 B
3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
, L. Q; G( A  }5 b
/ U+ K. C% |$ H& d5 M) ~7 T2 U今天写了第一个使用MEX.
& u. Q* @  g( G* Y+ F7 r
一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
3 C) x  J) o0 l# r  U
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.

( f7 F( w; r* f& L7 R6 }( M* G#include "mex.h"
#include <iostream>
0 K6 t5 J7 A# ]3 |" N5 n* v
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
1 z4 j9 i0 ?; ?{

4 C% U* c' {- d) r! {$ n# p  \int i,j,k;
int index;
double* pr=NULL;
/ r3 O" g: b- M8 D: z" |double* pi=NULL;
int M,N;
int ndim;
int dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
{
   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
$ R" ?8 b% [8 [' D1 a3 t! \0 ^5 o: x    pr=mxGetPr(prhs);
% I' Q6 t: a0 ]! ]& K: y& T    pi=mxGetPi(prhs);
! x( Z5 {( t& g8 b    M=mxGetM(prhs);
    N=mxGetN(prhs);
    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);
8 u2 @+ F& G) [6 O
$ X! Q( B0 V# L7 u7 J) [! _7 |    mexPrintf("变量%d:\n",i);
. ~8 T7 u9 @- _( J    for (j=0;j<M;j++)
    {
; E. k$ v& ~1 P. T1 v  A$ {) |     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
     {
* W5 i+ |1 S) j* G      dims[1]=k;
      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
5 D4 [" g9 f/ z& W3 z# ^: a       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
      }
      else{
1 n' c/ d% g* B2 e- R8 x       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
6 h  v6 M% ~6 M1 r# X      }
( e! k1 i/ l- m' u     }
7 b$ U# Y6 J$ F     mexPrintf("\n");
1 d; K! ~! ?" u; S0 j& N& _! s: N
    }
, o& b; |8 l2 y2 o- B' X& z, u  
   }
: r) x# F3 S; a# v9 M   else{
$ J2 w+ A/ u9 f7 L  g( q% F: W    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
9 w& J& g  z! |, M% r+ i}

( i5 x0 j  s2 u+ R3 B& Y; A* ]
! ]4 {, k! v4 P, ?}
* m# A2 Q+ C9 H2 z+ i2 Q
# s/ v+ g: p" H6 @1 ]! [( U- }9 t}

Result:

>>mex test.cpp
( Y7 M& A! _7 @  |>> test(a,b,c)
变量0:
0 v2 q( L' Q0 a6 \0.35 0.62 0.83
0.20 0.47 0.59
0.25 0.35 0.55
3 w! L. k: F9 D' I* l变量1:
0 U# z- _. N" |- s+ q$ |0.92 0.38 0.53 0.57
. _, J. e: c8 z+ N0.29 0.57 0.78 0.47
0.76 0.08 0.93 0.01
6 p# L+ E1 c* e) N$ c: W* e; t  g, P) }0.75 0.05 0.13 0.34
: h, M9 J# @5 p5 U0 P* @7 b变量2:
& O$ v, R8 s2 q" A; v0.16+   0.87j 0.60+   0.43j 0.45+   0.14j 0.83+   0.85j 0.11+   0.08j
3 Z* i4 H( m  f' S5 E' v3 J0.79+   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
. Q" ^% Z9 a' W; \- s# b; v7 G; p9 l0.53+   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
7 \' t- P: G8 K" r3 O本程序用于调试mx______函数.

# O5 p: ~. h' J5 g9 o: Q% S
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8 u" k' M2 e  `( k
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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