Matlab调用c程序

梦溪517

& S5 I) b' c1 Z; K9 t7 OMatlab调用c程序
文章来源：不详 作者：佚名

$ F, J+ L: {  X$ _2 Y--------------------------------------------------------------------------------
1 ^! F& j5 o. ?$ ?/ L1 o. ?* b/ b
该文章讲述了Matlab调用c程序.

: G4 d# P4 P. u, u6 h! {  y方法：
; t1 P9 F- o* A) w8 ~$ I0 i- J第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
4 Q" P% X: C! ~0 q( L$ u! i. e9 t键入命令：mex -setup；
& R. H* W/ A. q0 d+ |选择c/c++编译器；
选择c/c++编译器版本；
确认。
# R2 v6 t, ], H9 q; A0 S" L第二步：键入：mex *.c

" ~9 Z' h+ L7 o; F" ]3 R*********************************************************************************************************************************************

实例介绍：【转】
9 x' F. h- `! z+ |' k% |# F
( C( A9 C0 D1 S( B' c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;
}
. ~) a) a5 q5 _, H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。
& q, U# d! X( U! X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
1 ?3 ?2 L  y) E. f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。
% o& I+ o* d( O+ \, @我们现在来说mexFunction怎样写。
$ W! ~: O3 G4 gmexFunction的定义为：
4 c% q' ?$ N, H& ^) Q$ m' s# {2 x  uvoid mexFunction(
- `5 `! c: W! i　　　　　int nlhs,
, }% m: f1 m( `　　　　　mxArray *plhs[],
　　　　　int nrhs,
　　　　　const mxArray *prhs[]) {

}
  ~) O; D. ?; b  }2 i8 ?3 E! C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：
4 v: V0 W5 t+ O8 H0 A6 x- Z! p# b>> b = 1.1; c = 2.2;
" @0 S4 ~$ X7 T" u% X& e1 H>> a = add(b, c)
+ B# T& X. i' hmexFunction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。
# B5 j+ x; y5 R/ Q+ u" C. r0 z+ unrhs = 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。
8 u5 p# T* t- `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。
( k$ h9 T% r% N" @* q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：
2 V7 C/ P' K* N// 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) {
$ S$ {7 m& j! ^　return x + y;
& r, G/ h5 W3 ~3 h} // MEX文件接口函数
void mexFunction(
# `. k. y% o0 ^# D$ j5 o# h　int nlhs,
; ]& [; `' w% U: g- N3 s　mxArray *plhs[],
$ m' q8 p5 K3 }6 N& m: M. K　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
/ K" X  Y4 X+ e" t" J6 h# i7 j: O　double *a;
: I, n: F( y3 t! O7 @+ O' O7 N3 Z+ _7 D　double b, c;
　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
8 D( c3 M, n' E5 H　*a = add(b, c);
}
4 P/ M, s- f" b  @  P! ^# z" RmexFunction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);
% f) f# ]. s7 T& ^6 v  k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
* R( T  |# ^; ^- L' X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。
- ]3 r5 e' ]4 T9 }+ K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。

*********************************************************************************************************************************************
5 c+ w3 p! F7 R. C5 h0 e
mex 的目的,

# n8 E2 {/ c, I. d7 R' 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：

7 D" j! T7 h# E  W- f/ ]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.
; e; U9 l2 X3 S: l8 t- d7 [# c
  x  g* k; K3 n9 x+ O5 W2、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.
" D' @: G6 F# w5 }  r' f
3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.
( L; v4 W/ u" b# q
今天写了第一个使用MEX.
1 M. s7 X, ^. a  G; ~
2 F2 o! f* d0 c" N/ F" Z+ w$ `+ `- [一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
, c& ]% I, Z* U. o; \9 B/ A
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
- l& [, s0 P& [: n$ S
一律用int代替.

#include "mex.h"
7 F% N4 X/ H0 Q#include <iostream>

void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
! ?- [5 E; }' G: M8 n{
6 U2 T& ~* `$ ~7 i
int i,j,k;
$ `$ {( Y$ T" zint index;
- I4 B! g5 X' ?8 J' m  y: odouble* pr=NULL;
double* pi=NULL;
int M,N;
) D' u9 m. {$ vint ndim;
! b- v' s# H3 g9 q8 V; Cint dims[2];
4 L3 R$ P9 J% m* m* ifor (i=0;i<nrhs;i++)
- t: k/ b- I0 S* m# T# o1 T{
+ ~& g# K0 v2 y& N) G2 y3 w   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
" l8 N7 D$ ^! ?: U  \, A1 ~   {
    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
: C- i# {) j7 l- c5 Z* o    M=mxGetM(prhs);
& q+ k; m0 Z; t3 x6 R    N=mxGetN(prhs);
* ]4 B, [& F+ h7 a2 O. Q% ?    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);
* m: b9 u$ f! G4 ~6 N: f
    mexPrintf("变量%d:\n",i);
9 B0 C( ]9 N) J    for (j=0;j<M;j++)
    {
     dims[0]=j;
, j/ ~6 P$ O+ c- U* l6 G     for (k=0;k<N;k++)
     {
      dims[1]=k;
' C6 }: Y/ I: i' i      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
      {
( `# u$ r% p) n/ b: h       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
      }
& x5 Q& ^5 N# e, e      else{
, r9 }, t! ~! i8 ]       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
3 V3 j. s2 M. e& L1 V" y' c      }
     }
     mexPrintf("\n");
! C# l  f' T8 b; K0 Q
2 C" A! l8 h  T* x2 X    }
  
9 X4 s# v0 z) W6 D- I: L   }
. o1 k: X) {8 \   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
/ t  f* n# H/ k}


5 \$ r& j" C' K6 U6 Q1 w}
! r0 w7 u# R& j- c+ P& @- v. c
}

Result:

7 }0 G/ B2 s0 F/ A* ?: r/ Y>>mex test.cpp
>> test(a,b,c)
变量0:
0.35 0.62 0.83
0.20 0.47 0.59
) b& ^* r. d) h# b6 o0.25 0.35 0.55
& Q4 S/ i; o5 f变量1:
0.92 0.38 0.53 0.57
' q+ w: [  k$ H$ l1 w% Z0.29 0.57 0.78 0.47
9 D: J1 B# i3 t# r; R3 \6 k0.76 0.08 0.93 0.01
0.75 0.05 0.13 0.34
变量2:
, p3 e/ c, C. e  R8 `; ~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
% ?1 m3 U2 Q( X2 P( o0.31+   0.40j 0.65+   0.18j 0.23+   0.58j 1.00+   0.35j 0.00+   0.12j
& ?" {$ V+ `8 y( H; g0.53+   0.26j 0.69+   0.26j 0.91+   0.55j 0.08+   0.51j 0.77+   0.18j
" L6 D8 S% S/ R6 c3 E0.17+   0.80j 0.75+   0.15j 0.15+   0.14j 0.44+   0.40j 0.82+   0.24j
; |' p2 D% H' f: c+ r$ T>> help test
本程序用于调试mx______函数.

, J# C- O% V2 X- u
$ }' P) X; u; x  E6 ?% |, N0 n' o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
: d+ [' X6 t0 f1 s7 P' Z
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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