Matlab调用c程序

梦溪517

Matlab调用c程序
5 h  D  |2 s& j2 q文章来源：不详 作者：佚名
# b4 [( S! B4 z" {  U
( x0 Z3 I/ [: K3 ]" i--------------------------------------------------------------------------------

该文章讲述了Matlab调用c程序.
, g3 U- n: p; z
3 B1 z# k: S# W$ C5 g方法：
+ C: l) W# d& Z! Q. n% k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

*********************************************************************************************************************************************
0 Q: {% ~/ g; c6 x$ [
; r. h. a( g$ d% j$ \. S实例介绍：【转】

7 R; S3 O  X5 L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;
: ~0 Y2 N- P/ A+ G}
现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
>> a = add(1.1, 2.2)
3.3000
' ]3 x9 i3 F7 F% N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。
. ~. \$ p$ X+ [6 y2 _9 E0 ]1 j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）。
! n) g$ ]# I; U- t: I! E比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：
>> mex add.c
3 h+ ^, u% K  l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。
9 W% R7 r1 a' A$ l2 ]我们现在来说mexFunction怎样写。
mexFunction的定义为：
4 l8 z8 a* y& X  Qvoid mexFunction(
　　　　　int nlhs,
9 w+ P# s* Y) V5 c　　　　　mxArray *plhs[],
　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {

8 n/ K+ z1 c/ W0 B}
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 K+ T  h! y  m# ?2 I1 R9 x>> b = 1.1; c = 2.2;
* I8 ^! K# @! J- P, X>> a = add(b, c)
+ Y, H9 P& F3 k3 [/ P8 ymexFunction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。
) s9 X5 T+ H( j3 e! _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：
8 N; t! W8 n; o9 o// 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) {
+ H' Q: k$ |# b( {　return x + y;
* u6 V! f! J  q- I! ?} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
/ u  m, k9 g5 z7 z, U; W) n9 V" H　int nlhs,
- M2 D1 i" W5 Y5 P8 _! t, U　mxArray *plhs[],
8 S4 m5 @3 z; n' |　int nrhs,
5 H7 A( V3 S) g+ B. C　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
9 m: g2 w; ~5 X! ]: H　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
' ~- S4 c( Y% \0 E, _" D! m% ^# ?9 s　*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：
; q7 z1 o" P  c4 k0 O- 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。
6 `& c' J& R+ j+ _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
  l: i; C0 S2 G# L3 K0 \! Q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。
7 [$ O& T# s. `" Y  f" n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。
' y6 x! }+ O' F( e; F
*********************************************************************************************************************************************

9 J3 }$ M' C. amex 的目的,

2 V5 ^- C$ {+ o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：
3 \- m, ?6 Q- {& s$ @
! q$ N/ _, ^- a# D* u# G5 n( `/ n1、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.
/ s: I, N" a1 @- n# i3 p* n! D% H
8 q' ]3 R: b; G4 p) T: S2、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.
  X/ R  j2 b& p0 f. @5 ~1 \3 @5 c
3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.

. _' J$ \/ L0 n$ C( |. f. {8 n6 X今天写了第一个使用MEX.
, m  T: K- p3 ]+ s
一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
( V, T( [0 P3 p' r3 q
) ~7 e7 `6 Z% G9 b; c% p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

7 U2 S- S; e; E+ {5 o4 j+ W一律用int代替.
7 d5 e! y, v" A) U
#include "mex.h"
$ h- b. O) o6 ^0 h- y#include <iostream>
9 R% e) ?( R6 u. E& k4 K, p
7 j! h' M( H: \6 L3 Lvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
7 O# w. q8 w5 s5 i& H{
( n) c+ S7 X( Q' F
% _1 A7 p6 W2 `: I3 n! \int i,j,k;
int index;
* |( g2 f& k4 b+ c9 H6 X# h3 Kdouble* pr=NULL;
double* pi=NULL;
int M,N;
int ndim;
& a3 p4 d% T  K& `& f' fint dims[2];
: \1 U) o% O2 J/ n5 R" F. Cfor (i=0;i<nrhs;i++)
4 u2 n9 E: [7 X5 y{
3 n' ^0 K$ U6 g1 n& q7 R   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
) W/ O2 M  C6 G  V5 ^! X: T! Q    pr=mxGetPr(prhs);
4 {+ U, P/ {1 V! D    pi=mxGetPi(prhs);
, {  X* n7 D5 s+ u" \& m9 d0 E    M=mxGetM(prhs);
3 }1 W% H6 ~& D# T1 H    N=mxGetN(prhs);
    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);
1 [7 t  L) b6 K0 b# V
    mexPrintf("变量%d:\n",i);
/ C! W3 f* l  G2 l) ?! |. Y    for (j=0;j<M;j++)
    {
     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
& E' P% W0 R( K, d     {
9 x1 n3 s5 E/ T      dims[1]=k;
) a0 ?" V+ \1 y4 @, T2 b1 E      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
      }
      else{
! T$ H) a" B, ]) D) A" o       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
% k! S! [# A2 k  o$ R      }
     }
4 i9 l5 K7 Z  {5 e7 ?     mexPrintf("\n");

    }
  
   }
   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
6 A: S/ m3 p% W}
  U4 J! X  j- Z3 n+ z4 ]
' l9 U  S) Z8 C0 n/ o0 W9 Z
# y: z# Y# h" g( U}

" h9 T% _, g2 i! s}
/ H% H4 t; a  n1 I- H6 c( Z
Result:

+ {- d, Z% g1 `' b; ]9 i2 {! v>>mex test.cpp
>> test(a,b,c)
变量0:
0 W5 d; B# U( X8 L/ e# t9 n0.35 0.62 0.83
0.20 0.47 0.59
) r: i. v0 g0 |: c0 s2 X6 l1 J0.25 0.35 0.55
( n. I. }* h! Y6 P( m. N变量1:
0.92 0.38 0.53 0.57
0.29 0.57 0.78 0.47
$ Y$ p1 j2 B# x: ~7 @: d: l0.76 0.08 0.93 0.01
1 ^8 l, \" V, B  m$ M0.75 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
* l7 f6 p: ]3 C% E# D0.79+   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
: C0 g$ H" K; I  y0.17+   0.80j 0.75+   0.15j 0.15+   0.14j 0.44+   0.40j 0.82+   0.24j
+ t7 {: k  e' w- Y4 r>> help test
5 J; r( v/ O) w5 @  T5 K本程序用于调试mx______函数.


0 |2 M; d, [+ V; @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

  O$ t3 s* c, D0 l2 o$ W8 x1 t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

点击文件名下载附件
下载积分: 体力 -2 点

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