Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
Matlab混合编程
       下载与安装编译器
              Microsoft Windows SDK 71CC
0 j: H" Z4 m" p" d  f3 D! K+ j+ J  P              TDM-GCCgccg
, A5 v! _% f1 m/ Y                     For Matlab 2015
1 S: H# S2 \" e* ]2 b5 U3 K                     For Matlab 2014
              选择编译器
              编写ccpp文件
                     mexFunction函数介绍
, A$ j/ K+ @8 S9 Q4 f) h              编译多个ccpp文件
5 V8 A' J1 S7 ~, P

" k: f: U2 O% x' b6 h: i- T. A说明
记录本人在Windows下，使用Matlab 64-bit 版进行混合编程时遇到的问题，主要记录编译器的安装与简要的混编过程。

3 v) v* i4 g, {

• Matlab版本：Matlab R2014a 64-bit、Matlab R2015b 64-bit
• 操作系统版本：Windows 8.1 64-bit、Windows10 64-bit
• 编译器：Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++) 和 GNU编译器（有MinGW（Minimalist GNU for Windows，仅32位）、MinGW64（64位和32位）、TMD-GCC（非官方的编译器包）、CygWin等等，它们间的区别与联系参见GCC_Cygwin_MinGW_TDM-GCC）
    X& U- i  A8 M( g2 Y

3 ]# _% F9 `' D8 M
$ t% d# R+ Y; [$ Z
Matlab混合编程
下载与安装编译器
/ ~- l0 x) ?9 H; D& T; OMicrosoft Windows SDK 7.1(C/C++)
点此Microsoft Windows SDK for Windows 7 and .NET Framework 4 (ISO)打开下载页面，是镜像文件，选择64-bit版，文件大小500M+，全部安装需占磁盘近2G。

4 T9 f0 z: i6 T" `- B下载完成后根据提示安装即可，如果出现问题，安装失败，参考：Problem&Solution 部分。

8 [3 `) U& @# P: |# i9 qTDM-GCC（gcc/g++）
4 b' [" j! `" U" a) \' ^. TFor Matlab 2015
; F$ R# z  v3 iMatlab 2015已经开始支持GNU编译器，具体参见：Supported and Compatible Compilers for R2015b，安装方法参见：Install MinGW-w64 Compiler。
8 @! t0 H: v. c8 n

• 注意，MATLAB 2015现仅支持GCC4.9.2，在安装TMD-GCC时，不要勾选更新，如下图：
  & }, i, T7 C& I- O

* M& ~: T- ]7 }

• 然后，还需注意的是安装路径不能有空格；
• 需要添加系统环境变量MW_MINGW64_LOC=your tdm-gcc path。
• 重启系统和MATLAB后，输入mex -setup显示：
  7 E2 v9 w) G" F6 g* P

/ a2 q+ Y/ m& d+ P5 a
, x- [6 [, {7 V- Y
* o9 k$ ]4 Y; f1 K' j至此完成！
- ^2 `0 v* t* q
  j" }- |7 B: z) u6 `For Matlab 2014
, a& _) d- i; Y6 n) z4 Q0 h! }如下文章针对于MATLAB 2014a。

点此tmd-gcc打开下载页面，选择64位版本，40M+，全部安装占用400M+磁盘空间。

9 ]) r+ T& Y: _: P根据以前使用经验，安装路径最好不要有空格中文。

* E; H3 }0 [5 u8 _安装完成后，开始 -> 运行 -> cmd打开Windows命令窗口，输入gcc -v，如下图所示，显示安装信息，说明安装成功：
1 w7 B7 x! W: e4 g/ \* K1 B8 [

. ?; o) X& f4 o3 a$ b9 Q/ U最后的战斗：
因为Matlab不支持GNU的编译器，还得做点事，下面的方法来自Using GCC (MinGW) as MATLAB’s MEX compiler 中的Bogdan的解答：
) h0 y% l2 S) T+ R8 }% }" i
4 o3 H" z. }! f9 q" c下面的代码是从Bogdan主页上下载的mexopts.bat文件代码，使用时需要做一点小小的改动。

在下面的代码中找到：set MINGWPATH=p:\mingw64这句代码，将其中的路径p:\mingw64替换成你的TMD-GCC-64的安装目录，如我的是：E:\devtools\TDM-GCC-64，然后保存并将mexopts.bat文件copy到计算机如下路径（复制下面的路径地址，粘贴到资源管理器窗口地址栏，回车即可）：
2 N6 c0 A3 V% }6 r0 c& d
%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\
# |8 L* w! h8 q4 w, J
6 m- u; _7 i" j! D; S3 p2 G1 S下面是代码：

7 t, n" m. }4 {1 N. c8 w1 R@Echo off

:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
% n$ N  O8 Y# k) p5 Q- N- L::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
. r( v% D$ Z2 Y" X  W; N0 Y::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
/ V1 n% [+ k4 z" K::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
( r, l' q8 B" s2 L9 \5 I; }) `::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
. K8 b+ h: }' v* \/ Y3 i" r7 m::       to do fancy stuff.

:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
, j0 R+ f2 U# u5 J) n- Q:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/

:: Tested with the following:
:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/4.9.1/threads-win32/seh/x86_64-4.9.1-release-win32-seh-rt_v3-rev1.7z
/ ]1 ?+ ?+ f2 l
:: Set this to your Mingw64 top folder, where you extracted the above
set MINGWPATH=p:\mingw64

:: Leave these alone unless you know what you're doing.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
; l9 a& |+ }6 v. Z& V* S& C8 Tset PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs

3 @. p5 y3 `$ u+ X& U:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
4 i" W& v! ?# J& e3 E1 I:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
( P6 q; |# D2 c8 s/ e; m+ S  h:: static libraries so you can link statically to them (see the
:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
rem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
/ D2 ^& z9 W" l6 R& wrem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
rem set PRELINK_CMDS3=...
" U2 D0 g8 {7 }* v- s: V
& r: s0 O' Q. X: `, m:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
+ R6 |% F; r( {- e9 S:: (e.g. upx compress the output .mex)
' J6 y8 K' g( U2 Lrem set POSTLINK_CMDS1=upx -9 "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
# g& q2 l. Q  H# ^- Q, {rem set POSTLINK_CMDS2=...

:: You can change these if you really need to.
set COMPILER=g++
' m  m' ?5 U/ D; Y2 D1 w6 aset COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
( s8 ?1 _/ y7 n7 E9 X/ m* Yset OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
set NAME_OBJECT=-o

set LINKER=g++
set LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas
4 t8 H- k) e6 `5 P: ~3 f" Z' A
3 d9 g( k1 C" \; u8 cset LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
set NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
& y' ^3 k4 d$ e* e0 \
; {1 }; C8 _+ \0 R& _1 Q6 s; c
8 b: d$ B& I$ J$ M" k9 ^; y:: EXAMPLES
:: ========

:: You can compile simple files using "mex file.cpp". To support more than 2^32 elements, use
:: "mex -largeArrayDims file.cpp" ... use this by default, unless you know what you're doing.

:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
+ A; ]& R" u' ~) ?:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp
) x3 r3 B* \& N( w& F0 _

选择编译器
1 d3 ~" Z: ?* ^

• 查看可用编译器：使用mex -setup查看可选择的编译器，如果没有需要自己安装，如果已安装且只安装了编译器Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++)，显示如下结果：
  
• 选择编译器：使用mex -setup lang选择编译器，如mex -setup C++选择C++编译器，如下图：
  
• 如果你也按上面TDM-GCC（gcc/g++） 中讲的方法，配置了TDM-GCC-64位的编译器，那么，你会发现结果如下：
  1 G- {" u. E. n/ L7 |
  3 z' |5 [2 R7 r6 U* h+ ~- A' {

+ b# V. n" @- o: O! g刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
3 Z1 h6 f' |; R( Z3 _& h8 c6 g: l2 |      
8 i2 I& J# z; S4 o$ Z% {DT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！

& X6 c2 q) c  g' O) u; [
编写c/cpp文件
与普通的C文件的编写有两点不同：

; ?( U$ ?1 O. O# x3 l) w5 M7 f

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  

/ y6 O. }5 y7 y; x2 T. ^9 H下面以一个求和的例子说明：

#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)
0 j9 S( e9 n$ x" ~$ W{
    return x + y;
8 b7 C" T1 v% g, t) g! u}
// MEX文件接口函数
8 G* q( Y0 a8 N, e1 vvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
    double *z;
    double x, y;
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
* c6 v  L- s) c( U- K5 n! d    *z = add(x, y);
- l9 E( L: [4 @) a+ p}
7 i# o, n* ?+ w! l
' B- Z1 ^# p: d: C
6 W/ R- ]) \! b- k/ V( ~Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
8 m/ ?) q1 c) U

3 V& L; Q0 J0 a2 h* }3 u在Windows上编译后生成mexw32和mexw64文件，在Linux上编译会生成mexa32和mexa64文件。
* W" L# A" K7 B
mexFunction函数介绍
) i; a5 {8 p  m% p. m5 E: @8 LmexFunction函数接口如下：
+ `2 r, H4 X5 i
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
. `( `% ~2 t+ G" Q7 ]) r
3 _7 V; f. o+ S) X) {可见，是没有返回值的，其实是通过指针数组plhs传递的。它共有四个参数，即左边的输出参数及数目和右边的输入参数及数目，具体参数意义如下：

$ A6 [! w/ Z1 _: W8 D7 ~9 i参数                  意义                          英文全称                 类型
nlhs        左边输出参数的数目        number of left-hand side        整型（int）
plhs        指向输出参数的指针        pointer of left-hand side        指针数组
nrhs        右边输入参数的数目        number of right-hand side        整型（int）
8 c, G& e, ~# X' Jprhs        指向输入参数的指针        pointer of right-hand side        指针数组
8 p7 b7 N2 c9 u4 o" s7 l6 M0 G
详情参考：

• Matlab参考-MEX库
• MATLAB中mexFunction函数的接口规范(转载)
• Matlab与C语言程序的应用编程接口
• matlab和C/C++混合编程–Mex
  5 D  k6 [8 i( _( g

/ _' A% o: z+ |! w编译多个c/cpp文件
假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
可以使用如下命令编译：
; C; r0 ^5 M) N5 u0 h
mex C.c
mex B.c
! Z+ \- U* ?" t) k; Umex A.c

4 T' c' k! K5 z; X/ f或者
2 G( X) H2 e  [# d5 D# F" I1 M
8 f. b  o1 ]4 R6 }3 Smex A.c B.c C.c
& ^5 {! m7 L, F/ ]7 M4 ]

- C+ M, Q0 o/ Q* v; j: F


5 Y9 N/ |3 l9 w! w# Y

NNNei256

先收藏了吧