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发表于 2012-8-28 20:47 |只看该作者 |倒序浏览

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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))
9 H% H& o0 n- E) e' `2 u7 q {
6 f9 q, [8 l  b: j* r7 { pr=mxGetPr(prhs);
9 W% C' T6 ]; C pi=mxGetPi(prhs);, p9 H: L4 W3 v& r, h+ @% ^6 [$ M
M=mxGetM(prhs);
2 }# q1 T: g% q  w+ c, S N=mxGetN(prhs);  Y7 ~& O6 W5 k0 o
ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);
3 o( g: t% k' F8 u
$ T  U9 P8 C9 C: ]' x1 Q7 ]" S" W mexPrintf("变量%d:\n",i);7 i5 U; Z7 o- r1 |
for (j=0;j<M;j++)
6 R, m, G) H' I6 v) q7 R7 N3 [* Y$ N. x {- ?+ e1 b8 U# S/ J
   dims[0]=j;
0 @( E3 ^) r2 e, T& i4 N    for (k=0;k<N;k++)
1 W  G9 u  ?+ A$ f    {9 P* W7 u) M' o
   dims[1]=k;4 M' l+ y( K4 L- q% \2 [# S
   index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
0 D+ w8 V1 n$ y/ ]$ M4 m    if (pi==NULL)& r) E, P/ v# \$ T, Q! }
   {
' N9 T' }3 I% K    mexPrintf("%6.2f",pr[index]);! t0 j! A2 `+ F, M
   }  |5 C* g- ^2 @5 D; o4 c
   else{/ Q+ A9 y! r& _
   mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
$ {$ l- W; t8 W1 H% E    }! R. S5 o* u' u( B
   }2 X1 K! w7 I5 G7 T- `
   mexPrintf("\n");9 g* e# Y+ A; m  ?, ^6 h0 K+ f
( g- V& }1 y0 I" ^3 a5 @: T
}, I- g, J2 A+ M, I1 L

- I3 B! U- u' a$ k: D$ M }0 X1 _# z& c( s' ~: \6 x( o
else{
6 K; D5 j5 o+ z* W% i mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);& k5 J. [( }0 `: U2 `
}; W# q9 ^/ T! P& n+ Z
5 M4 s+ {$ \$ U7 S7 y, q
! p. A5 ^- P4 F9 W: {& i
}4 k$ Z' J' |! F$ E" O8 k
5 t% z# t, r3 t& U. U2 `
}
" f4 B2 E* T2 `* K! A7 R8 w# i  n/ g( [1 b: y" c9 y
Result:
5 ?7 A! u- _% g% u; T$ @+ k9 Y# n( Z. K7 l- i7 t9 ^
>>mex test.cpp
, z  B3 C& K2 a; }( d>> test(a,b,c)4 U( \# s: ~- x- R9 s9 v$ a
变量0:, H6 P7 ~  q& M5 _* q
0.35 0.62 0.83$ ]% L- I+ t; l' c0 \& d9 a! H
0.20 0.47 0.59
7 g5 R) d* e! I$ h! V7 y0.25 0.35 0.55' u/ h- |5 D3 @! m" `
变量1:
! C& l! W/ K$ c& h: Y0.92 0.38 0.53 0.57% s# A+ f$ q& V( t
0.29 0.57 0.78 0.47
( _' m) M. a/ _4 o* a4 s0.76 0.08 0.93 0.01
- ?% ^1 E* X, `! X4 z$ i: \0.75 0.05 0.13 0.34) X; z1 ?! _, Q) D$ F1 p
变量2:, ^# `& H. D& ]# @* o) U& Z
0.16+ 0.87j 0.60+ 0.43j 0.45+ 0.14j 0.83+ 0.85j 0.11+ 0.08j3 s# x, I& n. k' u, o3 N: k
0.79+ 0.08j 0.26+ 0.91j 0.08+ 0.87j 0.54+ 0.62j 0.96+ 0.24j: ^; }7 q8 L/ n+ a4 q" G
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& S2 Y6 g: P$ K  N! V5 `
0.17+ 0.80j 0.75+ 0.15j 0.15+ 0.14j 0.44+ 0.40j 0.82+ 0.24j
- a" X1 y& [# E, w% V; m, c>> help test! `* M2 J$ W% X( K) Y
本程序用于调试mx______函数." N9 d4 h8 b. _. A. J

- g' x' N  J  z& R" d# K) h" L8 \8 ^) t& a* n6 X: N3 M
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