Matlab调用c程序

梦溪517

  {2 K; }$ a) n9 BMatlab调用c程序
文章来源：不详 作者：佚名
" Y9 e0 U) ]' u
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该文章讲述了Matlab调用c程序.

; e# k/ Q. b* x- C9 W) p2 Y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；
( E& ]% T: |0 t: Q0 t4 D选择c/c++编译器；
, k% s% O" ]( d, M3 V选择c/c++编译器版本；
' @* e, i- U/ _" t' ?确认。
1 j+ F" f5 M( o/ V  u" O第二步：键入：mex *.c
/ x7 i' W7 p, E. W0 y3 j! L- H
( H; I  ]0 J$ b! g; [0 I*********************************************************************************************************************************************

实例介绍：【转】

1 d, C, x5 M- [9 d. O  d0 Q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：
. ]8 J3 h/ C4 b" V6 b' ?double add(double x, double y) {
　return x + y;
! t! i1 t! s" P/ Q- f. m- X. Q  e( Z8 X2 }$ l}
现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
: M$ V+ f, O0 J( `>> a = add(1.1, 2.2)
" n& X$ G9 G+ r  \5 L% F  x; x3.3000
要得出以上的结果，那应该怎样做呢？
  v; [3 Y8 Z$ R1 y; X" \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[]) {

0 C2 [" ]: o9 v9 G}
) Y. H; R( w' I2 Q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)
- |. t3 r0 k" R/ k4 J& ]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。
( j( r, c) Z+ w' Y, {4 q0 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。
" w) g- |! [6 E$ lprhs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。
) M8 C/ ], j+ R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
+ N8 ~1 F5 A7 Q1 _# Z8 y#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
( g+ [' s5 e: W  Fdouble add(double x, double y) {
/ j+ M: x3 p/ M, _* Y- H! k- c9 x  r　return x + y;
} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
　int nlhs,
. D, N( i3 h" Y* \　mxArray *plhs[],
　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
6 b' M/ I; D4 U# L% M! }　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
- a7 C+ m# A% k　a = mxGetPr(plhs[0]);
+ c3 I5 p& ^/ L* O' p* i　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
　*a = add(b, c);
}
0 F# ?# k: M7 ^+ R) |mexFunction的内容是什么意思呢？我们知道，如果这样调用函数时：
8 m& g# W5 F# 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
/ p& V  s- e( S4 w; ?8 {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。

*********************************************************************************************************************************************

6 [: o, A; G  `7 mmex 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.
7 O6 o* Q$ M2 V$ q. X  Y
3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
' `; L' M8 ?, p; S7 u$ T
今天写了第一个使用MEX.

; f4 N; n8 d8 T7 j一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
/ ]/ L" A+ s( B$ z5 f, G
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
/ K' U* u+ N1 V, o* \* J
, t3 Q' g9 r3 e9 c1 J+ c8 e一律用int代替.
' m, u& d' I/ X0 m2 x
#include "mex.h"
#include <iostream>

9 r* n0 s! Q- Gvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
9 Q; [2 W+ \: w8 I{

. n* y3 I1 H& N- f! Q- F7 K' g' rint i,j,k;
# {5 v; X, t8 wint index;
double* pr=NULL;
double* pi=NULL;
, G( K# ^* a+ o7 oint M,N;
int ndim;
int dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
{
   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
6 e, l4 g7 A' n3 w% V) ]7 @" n    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
% Y4 |5 y" ~8 m/ ^) Q+ v, f2 _    M=mxGetM(prhs);
    N=mxGetN(prhs);
4 z# v! B$ {) e8 S" U    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);
. ]' c+ w& `5 w3 c! O
* L; G1 J6 h2 |/ H0 y% t7 [4 s# E5 N    mexPrintf("变量%d:\n",i);
! O2 B& d  H  p5 j/ o2 q    for (j=0;j<M;j++)
    {
2 P& ?) y+ ^+ x6 T, P7 i5 t) E     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
0 Y% y8 L8 E) ?     {
! L" p3 `0 b2 G3 W; J      dims[1]=k;
      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
& A1 j* n& Y6 O- P      if (pi==NULL)
7 F7 ]* w$ w# V6 u5 b: b* R      {
       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
) w9 Z6 D( w# p# [      }
5 \' B5 w+ x4 W      else{
2 c9 S7 @" F! Y       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
# S! g0 c! z3 T# {4 v      }
     }
- m" |) y# V$ p* K* R     mexPrintf("\n");

    }
# c% c; |& A) O  
   }
) j; @! p4 R8 G   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
}
6 _1 V# }. a) i1 h7 E
; |2 t3 }5 p& ?. \0 _
0 C4 N8 C, C1 g+ O( C- u! [* g}

. ^5 ]6 O+ f  E8 M: J0 Y}

! n  K. b- v& G4 F. ?Result:
+ [* u8 x; G9 L; w% ^
8 V( ^. M  ~/ T  d( Z' z>>mex test.cpp
>> test(a,b,c)
- R& b+ m9 ~, Q* A. p5 m8 F变量0:
5 g% }# `# I/ g  Y* L0.35 0.62 0.83
0.20 0.47 0.59
( m) O$ w' d- H3 J- O/ U2 B& x# f6 o0.25 0.35 0.55
变量1:
9 g, m# O, j0 }, u: h# Q0.92 0.38 0.53 0.57
& l& U) _4 S- C/ S% M8 \% _9 ?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:
- G0 H1 `+ ^4 J1 M0.16+   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
* K2 u* b8 \" d4 L0.31+   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
/ D( C( S+ Y$ p. a2 T0.17+   0.80j 0.75+   0.15j 0.15+   0.14j 0.44+   0.40j 0.82+   0.24j
+ o% F3 [) I! t>> help test
本程序用于调试mx______函数.

8 u, _. c, m1 M# |% c
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) E. z6 c& R9 \
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2012-8-28 20:47 上传

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pcyaoqiang

支持一下啊！！

jonejack11

正是我想要了解的，其实编程是相通的，关键是怎么编

fjnanyuan

好高级啊，为什么要10个字符啊

墨羽飞

谢谢楼主~~~~~~~

zzllnnhh007

谢谢数学中国的老师们，老师辛苦了

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？

tequila33

很实用啊....谢谢楼主~

gucci_purple

顶一下。谢谢楼主啊~~

wangtianyang

嗯嗯，很好谢谢楼主