Matlab调用c程序

梦溪517

- r  L! q0 e7 JMatlab调用c程序
文章来源：不详 作者：佚名
2 r& }. v/ a+ A, ^9 m% o
; ]; y2 A! \/ Q( q( f1 ~--------------------------------------------------------------------------------
0 w* c/ ]; ~) h
; h9 i9 W; `- y  X8 `7 `该文章讲述了Matlab调用c程序.
8 A) Y9 w4 _" ]' J& O
5 O9 H5 `6 ^8 [; G4 q" T. @' m方法：
8 _. R, P2 Q0 |( N& c, N/ _% j第一步：要先在matlab中安装c程序编译器，步骤如下：
0 ?% }9 q4 v0 o! W& p1 u键入命令：mex -setup；
选择c/c++编译器；
, d" U4 }) K, N% ]) S选择c/c++编译器版本；
# o: V# Y. y- y. Q7 w2 o确认。
- C. v6 k" d* Y/ `9 R3 ]第二步：键入：mex *.c

7 w: n! q0 r5 x9 p/ F( H*********************************************************************************************************************************************
6 L! S8 C1 T  @/ |7 f! X; g
4 I6 N! w1 }( ^* \0 Q, c4 e. A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：
double add(double x, double y) {
　return x + y;
}
" v$ y$ I* k  D2 j) C现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：
( O. t* _" z! W>> 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。
1 {* B. c2 T$ m: j+ B1 z+ g" v/ E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。
" U: @2 |/ j% k) l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。
5 u" P3 Z2 p5 e! _( Q: l我们现在来说mexFunction怎样写。
8 m0 m$ x2 c0 r2 p- e! y0 ]  gmexFunction的定义为：
! n6 U0 o/ h+ ^7 Fvoid mexFunction(
2 y) F5 u( g7 I, T　　　　　int nlhs,
8 i; }) B  j7 r　　　　　mxArray *plhs[],
4 F/ A4 o0 Z5 u- o　　　　　int nrhs,
6 ~9 J+ t: w, [/ g6 B　　　　　const mxArray *prhs[]) {
* R. ]2 f$ I$ A" X* E
0 {# C. u" D% E# N( f3 ?8 y# R9 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：
>> b = 1.1; c = 2.2;
>> a = add(b, c)
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。
1 n+ ]! f+ e. }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。
+ s; [& @: |; D; Z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。
' k1 K5 i2 x6 G5 M8 A' H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;
+ O3 q/ E+ H* W1 x} // MEX文件接口函数
9 z0 [/ l' F- U( I* K" Wvoid mexFunction(
% e4 L# s& n1 N! ?' f　int nlhs,
1 Y0 }" @0 ^2 R) o4 w/ L+ X　mxArray *plhs[],
  {: W2 `2 `3 [( q. M0 D7 ~0 T　int nrhs,
　const mxArray *prhs[]) {
* V" Y3 Z. K+ N( L. z. |, t" t; r0 A$ U　double *a;
7 Y9 {# I$ e' C6 R  \: w　double b, c;
" S, `# w( D" j) V2 d　plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
　a = mxGetPr(plhs[0]);
　b = *(mxGetPr(prhs[0]));
8 F, y$ r2 I( V/ o　c = *(mxGetPr(prhs[1]));
　*a = add(b, c);
  U% Y  s2 U# L# G1 z" G}
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);
1 b2 V) F9 [2 ~: P) f# Y/ s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。
; ^1 _3 R3 p! K6 P, |: C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。
8 n& U. D; H$ j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。
- P) K: b- n# Z& ^( {8 L* e
( P. B2 T1 O1 ~: C9 s5 |*********************************************************************************************************************************************
' w  n( \; N6 n0 ~; t, {
mex 的目的,

* N  n) j0 y' K! W1 C' V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：

' b0 M/ N9 p' M- G! S  y# B1、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.
5 H% ^( Z) L, Y3 w; w: C
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.

+ Z7 I2 t' |5 j) v3 c3、据称可以弥补Matlab硬件设备接口的薄弱环节.

今天写了第一个使用MEX.

% O9 X# h! t8 v) z1 L6 I一个简单的对Matlab普通数值矩阵的操作.
) L9 W7 |( \2 U: u& j
) R; c/ k1 {8 i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

+ |% {. A' l6 y' j一律用int代替.

3 h6 n. R* b: I8 s7 A#include "mex.h"
* j1 u& E% ]) X: G* k9 j4 k: [#include <iostream>

+ e& t' c0 b$ d! x6 j, _4 K7 Wvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
* C# S7 x& V# d4 z7 x; Z+ C+ @{

int i,j,k;
: B6 P7 }" d* fint index;
double* pr=NULL;
double* pi=NULL;
" W3 W; D1 b& U& S6 Qint M,N;
int ndim;
/ ^" u2 f  s; Yint dims[2];
) @$ f9 ?7 g2 x' yfor (i=0;i<nrhs;i++)
% D2 ?/ n" m; q1 i; q" n) E; G{
   if ((mxIsDouble(prhs))&&(mxGetNumberOfDimensions(prhs)==2))
   {
    pr=mxGetPr(prhs);
    pi=mxGetPi(prhs);
+ O. C2 m, C. o3 m    M=mxGetM(prhs);
    N=mxGetN(prhs);
1 B8 w$ V; j) G' s6 f; Q$ O+ }    ndim=mxGetNumberOfDimensions(prhs);

. q9 k, g; w- m. o5 m$ X    mexPrintf("变量%d:\n",i);
$ N1 ^9 K) V$ ^% B6 ^5 O    for (j=0;j<M;j++)
' M) q$ @1 \' _& @0 T% F) F$ t( V    {
     dims[0]=j;
4 F' U: V0 ~) T: m. K/ ]3 p     for (k=0;k<N;k++)
     {
      dims[1]=k;
      index=mxCalcSingleSubscript(prhs,ndim,dims);
      if (pi==NULL)
# Y9 F3 |& l7 q( e/ C( m7 Y      {
1 |" A" N$ o" J6 Q6 H       mexPrintf("%6.2f",pr[index]);
      }
      else{
       mexPrintf("%6.2f+ %6.2fj",pr[index],pi[index]);
      }
     }
     mexPrintf("\n");
& Z% }# x, e8 L
    }
( F* H, b- v- ]5 o# B5 m  
; O5 U/ i' v  X8 D7 I' N$ x   }
   else{
    mexPrintf("input NUMB %d matrix is not 2 dims&double numerical array\n",i);
# i7 d( i2 o  Q; o}
7 Q  ~# U' [7 K& A5 Q% V
" O. p5 Q$ j4 r+ i
. C; N7 n& r  b2 V  h9 ?}
: r9 _. R3 w5 G6 P& v- F
}
3 z5 b- ?+ v0 l5 r
Result:
+ Z/ U, x$ p5 s- h( ^. ]. j& B
>>mex test.cpp
% Q( [# U6 X8 ]% c& x& a>> test(a,b,c)
/ i. |/ e1 U/ x. Q变量0:
0.35 0.62 0.83
0.20 0.47 0.59
; h+ @% O- T4 k. ?+ c* o0.25 0.35 0.55
变量1:
0.92 0.38 0.53 0.57
* S1 W% F8 C, p* H% u3 m( k0.29 0.57 0.78 0.47
7 ?, p2 s3 H7 W8 R5 ?0.76 0.08 0.93 0.01
0.75 0.05 0.13 0.34
变量2:
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
# ]$ k3 q1 d) a! R; O, _0.31+   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
' I5 h' N  d& ~& C$ h8 ^& {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.
& h+ H7 ^4 @# m, ~
# ^* a8 k- g0 J5 D# P* B
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7 f1 z7 s- `" h/ {2 y" a$ R# W9 g( ^
2 G6 u  _5 `. Z' o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