Matlab调用c程序

梦溪517

2 z. I; [. W6 w8 YMatlab调用c程序
文章来源：不详 作者：佚名
8 b; ^0 y5 w7 r$ W
8 _+ E+ V, R+ z7 |) I2 B9 V--------------------------------------------------------------------------------

该文章讲述了Matlab调用c程序.

方法：
' x0 _' \2 p4 ~7 Z  ?0 s/ |第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
3 v1 {6 f, B2 ~- F5 p$ W- Q键入命令：mex -setup；
9 \3 M. ^2 k% m* ?选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
" c; l- @( Q' d0 j: U确认。
第二步：键入：mex *.c
' n2 u# O1 Z/ Q2 ]) e; u; 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：
# m& v( P6 x! C# ?% Q3 L) Zdouble add(double x, double y) {
5 Y. w2 D" o' @" s- S: R4 l　return x + y;
}
9 N$ {/ U( a% ^  o现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
& X0 p) r4 g* n, I* e, F2 I>> 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）。
6 X7 _" O1 W) I; I0 V& S( n& C0 e  O: @比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：
>> mex add.c
. `2 _* N; M, Q; c! n) T0 {$ }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(
+ K3 H3 c3 m* T2 p0 @/ x; E4 h　　　　　int nlhs,
　　　　　mxArray *plhs[],
　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {

, D$ C* b3 b2 M+ q( ^. K}
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：
# ^9 `5 W% a( C9 V: ?>> b = 1.1; c = 2.2;
>> a = add(b, c)
mexFunction四个参数的意思为：
) Z( e2 e( \! U6 Cnlhs = 1，说明调用语句左手面（lhs－left hand side）有一个变量，即a。
8 k' @6 N! |  B) H, f! N( E  h) Hnrhs = 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。
# e( P- Z6 l, _) g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;
3 j+ X' s4 C, e- F8 b. q  K} // MEX文件接口函数
# l- v6 _: k4 z2 e# f+ g; @4 avoid mexFunction(
　int nlhs,
  C! _7 m' Z# _( ?1 h% y& R　mxArray *plhs[],
3 F' b, B- ~3 m, ~　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
) ~$ G- J! M  S, E+ |　double b, c;
8 v9 _( [: u4 w3 f  ~4 n, ?　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
　*a = add(b, c);
}
% C( S8 Z1 D3 z  x1 Z" EmexFunction的内容是什么意思呢？我们知道，如果这样调用函数时：
8 d  N+ ]# m( B8 ?/ A8 I7 |1 a>> 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。
# V1 i  J5 z' F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。
1 w; c3 [4 b; I' l( I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
/ r7 w9 i  y6 T- Y: o5 f- `& B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。
  R/ _4 _: e( g# Z& b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。

+ ~/ }8 c/ O* k; P( f9 w*********************************************************************************************************************************************
5 w' P2 N$ O. |6 O  W2 H8 Y
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.
1 P; ~  R; [/ S' s) O; ^7 t7 O$ J$ y
( V! m) I- t4 e% x2、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.
% H( |3 N/ E8 _$ K
7 |! o5 ^% D  @3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.

: h. A0 ]% s9 }- n9 b+ q今天写了第一个使用MEX.
+ x8 i3 ~6 i5 p7 F! x' f! c
2 s( Q  o! p4 x9 y& I0 ~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
+ w6 V5 C. ~5 h  [& j2 Y0 a/ L
7 {, f+ e% Z7 z7 p一律用int代替.
5 z# N* I' v  {/ D- D6 W
#include "mex.h"
; z) f0 y' a" `#include <iostream>
) _2 h4 m4 |* G5 D5 z2 V4 \
9 X5 |. ^$ c! t, W* vvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{

0 ?" T; C/ }, D6 f/ w& ~8 kint i,j,k;
& z5 @8 ~) x' Nint index;
double* pr=NULL;
6 K% [& W+ k1 b4 G; Q3 y  ddouble* pi=NULL;
int M,N;
& e1 u" ?# [: f* f6 D6 a" ^int ndim;
int dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
' ^6 K+ A4 `4 L& B7 Q1 A{
) P3 r/ f  e. y- k1 E4 X' W' J   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
$ T% {5 h2 r  _    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
    M=mxGetM(prhs);
- u3 C8 N, j6 N, C( X6 z    N=mxGetN(prhs);
    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);

    mexPrintf("变量%d:\n",i);
0 V' J. k/ Z3 o: V+ K0 A) h6 k    for (j=0;j<M;j++)
    {
     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
2 Q2 j) C/ \) }; o! F8 Z% r     {
5 V. M+ E/ M  W) c      dims[1]=k;
4 S: G+ W/ c1 \7 m+ A      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
$ D/ O$ m$ d) U       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
      }
* Z+ k8 S- W7 j, {) b5 [+ Y      else{
       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
      }
8 K* ^& C5 l* s5 {4 M$ L0 d     }
8 F2 F9 S4 j- ?/ n     mexPrintf("\n");
) ?, x- d5 D4 D( _( |" \$ i
& v8 N: \! y7 @$ W" c, y) d    }
* Z4 c# \4 X: ]  
  q! z/ Q1 u6 H6 L4 Z2 N   }
   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
}


1 X, ~) }# E0 M% i( t}
& y" ]: K( Y' n6 f3 {
}
) n- l5 _" m: g% o
Result:

2 X  b/ Y) t! g; [6 l>>mex test.cpp
>> test(a,b,c)
2 i5 M3 d, `* i- v$ q变量0:
0.35 0.62 0.83
: t" @, Y, ^: ~0.20 0.47 0.59
- W  x; |! _( r0 N0.25 0.35 0.55
变量1:
0.92 0.38 0.53 0.57
, n2 ?+ M* H* A3 L0.29 0.57 0.78 0.47
  ?6 L; J5 _  s# }, _9 F  b0.76 0.08 0.93 0.01
3 B+ O/ b) c+ J% Y+ z, Z1 Q/ J0.75 0.05 0.13 0.34
. A/ x0 w" L1 M: R4 v% |变量2:
2 |  B. A$ j, I+ j9 e; a. V9 W+ N' _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
) Y( f- F4 j5 o. ^* Z0.31+   0.40j 0.65+   0.18j 0.23+   0.58j 1.00+   0.35j 0.00+   0.12j
- D3 {( [( f  p  ?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.
1 g2 R7 X' X8 |" m! [. @7 w7 c
) l3 B. K2 x  T% l: _5 b$ h1 D
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7 A( v! h' S$ H2 T7 C
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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