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

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该文章讲述了Matlab调用c程序.

5 T. _$ q# ]: ?; y3 C* r方法：
第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
1 h# G- K& i# h键入命令：mex -setup；
选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
确认。
7 ]3 T; N' Q6 U! k& S  Q1 L6 x第二步：键入：mex *.c

1 L3 ^3 b/ t; g2 m: E*********************************************************************************************************************************************

" D* o5 X$ t2 v. Z实例介绍：【转】
6 q# u/ t8 t2 K
' m; b& w8 j* g2 r3 j5 B# u' |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：
- u7 o$ D$ D- adouble add(double x, double y) {
6 Z8 @$ a1 g+ N' G' E　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
7 M' m$ `% d) K* p/ v. r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。
' ?4 |7 X3 `: p' _* L0 b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。
& R% M9 ?2 a3 n! J# ~2 ^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）。
2 T8 k; W5 E, F比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：
' X3 _8 M. \/ A4 u# V>> 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。
( D2 e, }+ s1 `" s2 G我们现在来说mexFunction怎样写。
mexFunction的定义为：
* \. o& U; }' j6 o5 L& Qvoid mexFunction(
　　　　　int nlhs,
　　　　　mxArray *plhs[],
! s/ A, J% W% d5 M　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {
6 l" S1 f: O& K$ y. Z" I
}
" e6 \5 W( |/ G& r6 m3 ^. i3 j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：
8 A4 Q' a$ m# k/ b  q9 @>> b = 1.1; c = 2.2;
>> a = add(b, c)
1 C9 S! w, R( f/ M7 JmexFunction四个参数的意思为：
6 S. o. i: {7 F. Ynlhs = 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。
2 |4 `/ z$ U% ?8 ?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：
4 d# \  m+ F6 K4 j$ E+ r// 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) {
! X7 g/ {/ z. R/ ?　return x + y;
} // MEX文件接口函数
) I/ A' h5 F" G$ ^void mexFunction(
! B, E# x; A2 `  l. ^( I2 B　int nlhs,
# ]8 ~+ i0 ^  g　mxArray *plhs[],
　int nrhs,
5 q0 q) u" Q1 T- x" K8 F　const mxArray *prhs[]) {
　double *a;
1 x: G% U0 x+ ~　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
8 f6 o& E2 N. n0 M; `8 ?  X　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。

*********************************************************************************************************************************************
2 K0 J$ U' [& Y: g) x0 d# i. f/ r
6 K6 D' e0 l+ c( b# Q) _6 cmex 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：
# }" _: B& [# v, {5 G# @
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.

+ `/ J! O% T/ z0 ?+ ^& N+ E; Q3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
6 z( W3 o+ b4 y1 Y! @1 C- |0 ^
今天写了第一个使用MEX.
9 u8 c( e; [/ o6 X+ P" G# @
一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
% ~$ |  Z: h2 K# d( S) V' _
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
/ Z4 {2 o( J# T6 t% \1 m1 t3 I
* r6 }: u5 K' O一律用int代替.
: u+ ~# r/ j) M: v
#include "mex.h"
#include <iostream>

* @6 h) _! a5 Z! K9 Y0 o+ ~$ avoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
# I! T7 x$ o* B9 O% a! o$ @. e
( H; H" g) \7 c) v) V' aint i,j,k;
int index;
, r: p2 j3 v  f! f" ^5 ?8 G7 M/ ydouble* pr=NULL;
double* pi=NULL;
9 \( v; c, j1 A3 h) f1 Aint M,N;
int ndim;
int dims[2];
& D6 q, g8 F6 O/ @( xfor (i=0;i<nrhs;i++)
{
   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
# f/ p7 c  W( m/ }) o, F    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
    M=mxGetM(prhs);
( |  _8 N, u/ y8 }    N=mxGetN(prhs);
    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);

    mexPrintf("变量%d:\n",i);
, l/ ^2 s9 O9 \2 A5 L9 s    for (j=0;j<M;j++)
    {
     dims[0]=j;
     for (k=0;k<N;k++)
& S9 z) @' B$ G5 U$ d7 I+ z     {
      dims[1]=k;
1 f/ l0 W; U) f9 b# V0 ^      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
6 c; l  h7 t: `- G& w      }
5 z$ `6 \" L* @2 _+ H5 W( p      else{
3 J* |9 H( n( d. G! T       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
" \$ }/ `0 _: U0 M' C      }
+ m8 q. \& `3 F8 O     }
! J  A  @* T) N( p& C% s     mexPrintf("\n");

$ Y7 c! X" z% f$ S* Q7 w    }
9 X& H; `* A( t  
   }
   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
}
) s5 z# C% J7 k
6 `. K5 M1 J# i9 }* `9 r( h
8 h1 K+ Z* U& q  B% q}
: P4 H2 l6 ?# S# B
}
; [# v( C* l- ?; P
) `0 _) \  v0 I9 X. ]# @Result:
! z& g- u! }2 Q4 d  B$ E
. a. f* I# X3 G% Z' ~) ~6 V) {>>mex test.cpp
+ t( P: l3 \7 E- |5 Z9 l6 o# T& O>> test(a,b,c)
变量0:
: h, q! r) d4 e, x' v) n( n0.35 0.62 0.83
5 r) R* U7 v+ j# X$ u0.20 0.47 0.59
# D( D1 V1 r: j8 x" o0 M6 H0.25 0.35 0.55
变量1:
7 }* l$ j- L& _2 g, J. |0.92 0.38 0.53 0.57
. q$ C, `  M6 m7 M. d7 H5 G# @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:
1 J1 p3 J  R0 ^; }0.16+   0.87j 0.60+   0.43j 0.45+   0.14j 0.83+   0.85j 0.11+   0.08j
0 J' h& A. J% @/ \+ E6 W0.79+   0.08j 0.26+   0.91j 0.08+   0.87j 0.54+   0.62j 0.96+   0.24j
* T5 K4 R: i) f* p* K" J3 K0.31+   0.40j 0.65+   0.18j 0.23+   0.58j 1.00+   0.35j 0.00+   0.12j
" m* Q" J9 Z/ z: n6 e9 ~0.53+   0.26j 0.69+   0.26j 0.91+   0.55j 0.08+   0.51j 0.77+   0.18j
9 U, {4 R# W4 H5 s% w/ p% y0.17+   0.80j 0.75+   0.15j 0.15+   0.14j 0.44+   0.40j 0.82+   0.24j
>> help test
# _+ ~( ]" E. }5 C/ }2 `/ k本程序用于调试mx______函数.


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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