Matlab以MEX方式调用C源代码Word格式文档下载.docx

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Matlab以MEX方式调用C源代码Word格式文档下载.docx

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

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