Matlab调用c程序

梦溪517

0 D3 k# e  [8 g% m9 c6 zMatlab调用c程序
! I0 U/ w1 Q& L+ @# a3 M( }文章来源：不详 作者：佚名

$ p( L) {2 V1 P- m: m--------------------------------------------------------------------------------

, Y0 w4 @- {: |. C7 b. M4 a' L. Z" V该文章讲述了Matlab调用c程序.
. C" {( t5 |4 w' w. q8 X
/ b7 l2 A' X8 ~, e( T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；
7 B2 C4 h# w; B- [选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
0 ]6 h% A8 M* b( i  K确认。
第二步：键入：mex *.c
' e+ [; V5 g7 \$ b. \# W6 s/ J
: m$ V3 ~  [! k+ o*********************************************************************************************************************************************
6 j$ m2 [; l3 ?1 x
实例介绍：【转】

  H; Y# J# g  c) D$ e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：
! {: c" s0 W3 n& Y7 O( S3 Mdouble add(double x, double y) {
　return x + y;
}
! ]& r: d' ^9 z- k  ]现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
' m% K$ T( ^' E$ D8 X>> a = add(1.1, 2.2)
3.3000
要得出以上的结果，那应该怎样做呢？
1 e& l5 z4 F  p  q6 A# S) h2 m  j; G2 `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）。
5 {; v" x3 y5 Y8 e比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：
7 i0 D  I# p! ^3 d6 x9 m>> 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(
. F) r# d* L7 N+ \9 t1 B: a: W! J　　　　　int nlhs,
6 N9 U1 ^  W" t* ~　　　　　mxArray *plhs[],
# |/ k  T; r& d: R" J7 Y　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {
, y6 Q, |$ J$ ?4 J
) X" d( D1 M3 x' d. O1 R$ c}
6 P5 w! Y4 o5 Z* o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：
: r4 d/ f, s  F* L1 R7 A* C3 A>> b = 1.1; c = 2.2;
1 `; c8 z( }7 p8 s- a+ X>> a = add(b, c)
mexFunction四个参数的意思为：
2 V& p4 s" U8 Y  k3 ^nlhs = 1，说明调用语句左手面（lhs－left hand side）有一个变量，即a。
, E; B3 L5 g3 W1 S; [/ \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。
" T1 n( t8 |; c: S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：
" P2 G/ {0 U+ {) U# r" w1 N9 F// 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
" g" o2 g3 y! R; y( jdouble add(double x, double y) {
* I, U- w: R8 g　return x + y;
2 v$ Y% p3 E, E+ s} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
　int nlhs,
　mxArray *plhs[],
　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
9 Z+ G; O6 V6 |6 y. E　double *a;
8 |$ ~: ^+ ^' w0 ]1 s　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
6 G! l' Y9 z3 ]2 [: S　a = mxGetPr(plhs[0]);
. @, u. E  ?+ [: L　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
# J, @9 S- A/ U! D- b7 e$ S8 }　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
　*a = add(b, c);
! g) N. y) m: @4 ~}
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。
) e' c" v: u& O5 H1 v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。
7 `) H3 z( W5 [9 u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。
( y1 v% c* N/ t
0 A3 Y6 N4 s& j% H6 d*********************************************************************************************************************************************
/ l# w: e( m6 n& D4 D
mex 的目的,
5 u. k8 G6 r6 ]+ m  H' u
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：
" G- I8 J% x' e& q
, a0 G' O9 k1 R: Y3 P2 d5 }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.

, L4 K/ U" X$ f& o( C7 |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.

- e! C0 g! D7 i3 K: U# A& c" s! L3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
& A* h( p1 u7 b- S! h  }) c
/ V8 D% d& @- `. W  u& r- i今天写了第一个使用MEX.

9 ^* M; J: b3 y9 r9 V( v一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.

( y7 i- l5 i/ P! E7 ?+ |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.
* |0 b: g% R3 P/ G; i) [
. r9 w8 l9 L* f: p0 D#include "mex.h"
#include <iostream>

void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
8 l+ |1 u; a! c+ B' Y{
% {5 U( R  i( V
int i,j,k;
4 j5 q6 k* m1 {( y! D5 x* X; a9 _int index;
/ c. Z& h7 I+ R7 J0 qdouble* pr=NULL;
: U1 y' O! W, E% `4 cdouble* pi=NULL;
int M,N;
int ndim;
' b6 u+ v5 B. o1 ~+ v+ G, Rint dims[2];
for (i=0;i<nrhs;i++)
{
   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
    M=mxGetM(prhs);
    N=mxGetN(prhs);
    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);

    mexPrintf("变量%d:\n",i);
/ o+ f. R0 ?) y5 ], _* t    for (j=0;j<M;j++)
: p, K  _( M0 [) b8 B    {
4 W: Q. P& ^+ p% a# I! z# U     dims[0]=j;
# p* O8 s$ V: R, T7 s     for (k=0;k<N;k++)
     {
% ]" @; w: B. I7 C1 W      dims[1]=k;
      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
# @* r7 H0 g7 k& H      {
       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
' M5 \) H8 Y; L, F2 ~+ @* K' G      }
1 j1 J3 M+ m8 y      else{
       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
8 m3 M' F  G' r" S3 X      }
) H" \( c5 U* S5 @2 y7 X# z2 _1 C     }
$ s, Z- B3 t! k5 s' c' H" E     mexPrintf("\n");

7 U9 g8 r' u4 u, ]8 D8 R    }
2 f* D4 q* Q) B5 G  
   }
) k9 d1 J) y8 @1 i   else{
: i% }9 n' y0 Z" N& Q    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
- j4 Q6 z$ \# w+ F: M  i}


6 Q* y6 P9 f* D7 h+ E2 \, K}
$ f! ~$ o2 E! e: g7 c; ?
}
8 j# ]" Z1 R, \3 a3 q$ w
0 q: a. j1 F: i: DResult:
/ `4 V0 d; ~- u' N' A+ q
6 H9 U' c2 n$ o" n3 @' `>>mex test.cpp
>> test(a,b,c)
变量0:
  d8 r" T" ?5 r' J& _" c0.35 0.62 0.83
( K# H0 B8 {6 H- E! L- Z0.20 0.47 0.59
0.25 0.35 0.55
. F5 }; x1 J; O" @5 V& R变量1:
; |: h: @4 u) [0.92 0.38 0.53 0.57
  F2 E) t& q, ]1 C8 M' ]0.29 0.57 0.78 0.47
) W  \" J8 @  ]0.76 0.08 0.93 0.01
0.75 0.05 0.13 0.34
变量2:
7 b& d# U# ~4 _- o  R$ a0.16+   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+ P( X& [. U* r* s. a0.31+   0.40j 0.65+   0.18j 0.23+   0.58j 1.00+   0.35j 0.00+   0.12j
8 j1 r3 X9 C0 Y7 y7 `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
0 q1 ]; V" p" S3 y& u4 H: k本程序用于调试mx______函数.


2 F  h; d  f4 g4 V! z( [8 Q% j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

; \; |. R9 l9 q! q$ }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

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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