Matlab以MEX方式调用C源代码Word格式文档下载.docx
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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)。
值得注意的是,mex文件是与平台有关的,以我的理解,mex文件就是另类的动态链接库。
在matlab6.5中使用mex-v
选项,你可以看到最后mex阶段有类似如下的信息:
-->
"
del_lib94902.obj"
del"
test.exp"
"
test.lib"
也就是说,虽然在matlab6.5生成的是dll文件,但是中间确实有过lib文件生成。
比如该C文件已写好,名为add.c。
那么在Matlab中,输入:
mexadd.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:
voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[])
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-lefthandside)有一个变量,即a。
nrhs=2,说明调用语句右手面(rhs-righthandside)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。
因为Matlab最基本的单元为array,无论是什么类型也好,如有doublearray、cellarray、structarray……所以a,b,c都是array,b=1.1便是一个1x1的doublearray。
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:
#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
returnx+y;
//MEX文件接口函数
voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[])
double*a;
doubleb,c;
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);
a=mxGetPr(plhs[0]);
b=*(mxGetPr(prhs[0]));
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chararray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。
以上是对mex文件的初步认识,下面详细介绍如何用c语言编写mex文件:
1为什么要用C语言编写MEX文件
MATLAB是矩阵语言,是为向量和矩阵操作设计的,一般来说,如果运算可以用向量或矩阵实现,其运算速度是非常快的。
但若运算中涉及到大量的循环处理,MATLAB的速度的令人难以忍受的。
解决方法之一为,当必须使用for循环时,把它写为MEX文件,这样不必在每次运行循环中的语句时MATLAB都对它们进行解释。
2编译器的安装与配置
要使用MATLAB编译器,用户计算机上应用事先安装与MATLAB适配的以下任何一种ANSIC/C++编译器:
5.0、6.0版的MicroSoftVisualC++(MSVC)
5.0、5.2、5.3、5.4、5.5版的BorlandC++
LCC(由MATLAB自带,只能用来产生MEX文件)
下面是安装与配置MATLAB编译器应用程序MEX的设置的步骤:
(1)在MATLAB命令窗口中运行mex–setup,出现下列提示:
Pleasechooseyourcompilerforbuildingexternalinterface(MEX)files:
Wouldyoulikemextolocateinstalledcompilers[y]/n?
(2)选择y,MATLAB将自动搜索计算机上已安装的外部编译器的类型、版本及所在路径,并列出来让用户选择:
Selectacompiler:
[1]BorlandC++Builderversion6.0inC:
\ProgramFiles\Borland
[2]DigitalVisualFortranversion6.0inC:
\ProgramFiles\MicrosoftVisualStudio
[3]LccCversion2.4inD:
\MATLAB6P5P1\sys\lcc
[4]MicrosoftVisualC/C++version6.0inC:
[0]None
Compiler:
(3)选择其中一种(在这里选择了3),MATLAB让用户进行确认:
Pleaseverifyyourchoices:
LccC2.4
Location:
D:
Arethesecorrect?
([y]/n):
(4)选择y,结束MATLAB编译器的配置。
3一个简单的MEX文件例子
【例1】用m文件建立一个1000×
1000的Hilbert矩阵。
tic
m=1000;
n=1000;
a=zeros(m,n);
fori=1:
1000
forj=1:
a(i,j)=1/(i+j);
end
end
toc
在matlab中新建一个Matlab_1.cpp文件并输入以下程序:
//计算过程
voidhilb(double*y,intn)
inti,j;
for(i=0;
i<
n;
i++)
for(j=0;
j<
j++)
*(y+j+i*n)=1/((double)i+(double)j+1);
//接口过程
voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[])
doublex,*y;
intn;
if(nrhs!
=1)
mexErrMsgTxt("
Oneinputsrequired."
);
if(nlhs!
=1)
Oneoutputrequired."
if(!
mxIsDouble(prhs[0])||mxGetN(prhs[0])*mxGetM(prhs[0])!
Inputmustbescalars."
x=mxGetScalar(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(x,x,mxREAL);
n=mxGetM(plhs[0]);
y=mxGetPr(plhs[0]);
hilb(y,n);
该程序是一个C语言程序,它也实现了建立Hilbert矩阵的功