MATLAB调用C程序

uperrua

+ `" S$ n8 F, ?6 B通过把耗时长的函数用c语言实现，并编译成mex函数可以加快执行速度。

Matlab本身是不带c语言的编译器的，所以要求你的机器上已经安装有VC,BC或Watcom C中的一种。

) T4 E0 y8 T: U如果你在安装Matlab时已经设置过编译器，那么现在你应该就可以使用mex命令来编译c语言的程序了。

1 [5 {% u, C* l9 h8 w如果当时没有选，就在Matlab里键入mex -setup，下面只要根据提示一步步设置就可以了。



为了测试你的路径设置正确与否，把下面的程序存为hello.c。
3 D7 V3 r6 N# _) T
% o6 m* Z, x9 s( P/ F, z% X?
  F0 J4 [; m4 c! ~* w% u' P8 R/*hello.c*/
. |3 m6 y- x8 u& t) V5 G6 I: F) r#include "mex.h"
8 k& u4 |& ?- B1 C0 }void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{ mexPrintf("hello,world!/n");
}
, S; \- p3 U" P+ g# Y 假设你把hello.c放在了C:/TEST/下，在Matlab里用CD C:/TEST/ 将当前目录改为C:/ TEST/（注意，仅将C:/TEST/加入搜索路径是没有用的）。现在敲：
mex hello.c
- M9 r: A) a" l如果一切顺利，编译应该在出现编译器提示信息后正常退出。如果你已将C:/TEST/加入了搜索路径，现在键入hello，程序会在屏幕上打出一行：
4 z0 W2 d" p) M( S$ ~hello,world!

* p  F. M9 F$ F, C" [( e整个程序由一个接口子过程 mexFunction构成。
* K% ~* i9 l' a4 uvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
5 A/ d. k* O+ u: [前面提到过，Matlab的mex函数有一定的接口规范，就是指这
nlhs：输出参数数目
plhs：指向输出参数的指针
nrhs：输入参数数目
1 C; V# x4 Q7 [5 u. K例如，使用
[a,b]=test(c,d,e)
# z/ w( c& |" ?! c3 v调用mex函数test时，传给test的这四个参数分别是
3 ?6 I- P6 _8 J& Y5 S2 t      2，plhs，3，prhs
其中：
prhs[0]=c
* |- t3 E: V4 J, C3 s! Pprhs[1]=d
  [& ?" p1 }3 s7 y$ Fprhs[2]=e
当函数返回时，将会把你放在plhs[0]，plhs[1]里的地址赋给a和b，达到返回数据的目的。  
( |7 y% n) j0 I+ h% W2 N1 n+ @细心的你也许已经注意到，prhs和plhs都是指向类型mxArray类型数据的指针。 这个类型是在mex.h中定义的，事实上，在Matlab里大多数数据都是以这种类型存在。当然还有其他的数据类型，可以参考Apiguide.pdf里的介绍。
5 @) `* s  f* r( h/ S7 H
$ m( `  E. {9 @. ]* ?% B" l

//hello.c 2.0
#include "mex.h"
7 q6 V+ e" T1 J. G; Svoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
: a9 [+ B7 _" l: ]: ], Yint i;
9 V& K! ^7 ~. r) s7 P* Q& k7 U. `i=mxGetScalar(prhs[0]);
5 u! N/ r4 w  l% ^if(i==1)
  mexPrintf("hello,world!/n");
else
  mexPrintf("大家好！/n");
}
1 }& R, d4 M/ `2 C, q5 R2 {2 |

% o4 [7 w8 W5 q1 P2 v2 U; S% n% s将这个程序编译通过后，执行hello(1),屏幕上会打出： hello,world!
8 l. p+ E. A/ O/ K1 F. L' }而hello(0)将会得到： 大家好！
, f1 M$ g1 c" W4 u
用到了一个函数：mxGetScalar，调用方式如下：
- E; C" t6 t. ?  d   i=mxGetScalar(prhs[0]);
; y1 l6 o9 [  s"Scalar"就是标量的意思。在Matlab里数据都是以数组的形式存在的，mxGetScalar的作用就是把通过prhs[0]传递进来的mxArray类型的指针指向的数据（标量）赋给C程序里的变量。这个变量本来应该是double类型的，通过强制类型转换赋给了整形变量i。

  v3 o" L, v# X4 l% x
" R' @2 A, w6 z. G! K0 T3 R8 n7 p; o
//hello.c 2.1
#include "mex.h"
( s9 ^, b) d5 X! Kvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
% A. v0 K% C1 l! dint nrhs, const mxArray *prhs[])
{
int *i;
* ^, p; m, [0 _  |i=mxGetPr(prhs[0]);
$ ?3 i/ `* {: bif(i[0]==1)
3 ?6 f. j) o" s- M' q/ F" q  mexPrintf("hello,world!/n");
else
  mexPrintf("大家好！/n");
}

6 P. t3 m  _. G

3 D  F$ H0 e  u/ z这样，就通过mxGetPr函数从指向mxArray类型数据的prhs[0]获得了指向double类型的指针。
但是，还有个问题，如果输入的不是单个的数据，而是向量或矩阵，那该怎么处理呢 ？通过mxGetPr只能得到指向这个矩阵的指针，如果我们不知道这个矩阵的确切大小，就
没法对它进行计算。
为了解决这个问题，Matlab提供了两个函数mxGetM和mxGetN来获得传进来参数的行数 和列数。下面例程的功能很简单，就是获得输入的矩阵，把它在屏幕上显示出来：

" i. \% s8 K5 g) \6 p, G
6 h1 c5 i! s) s+ e$ s//show.c 1.0
#include "mex.h"
9 O+ G1 j( s+ k#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
( }, N) P/ k6 H9 k# G{
5 ]: p& s$ H, H$ k- Q0 m- A) U* U" Ldouble *data;
int M,N;
int i,j;
data=mxGetPr(prhs[0]); //获得指向矩阵的指针
M=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数
3 p; J8 j9 A$ X) I6 ]6 yN=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数
for(i=0;i<M;i++)
, E. {* d. {& w) h0 j, D3 w: F{   for(j=0;j<N;j++)
     mexPrintf("%4.3f  ",data[j*M+i]);
2 e4 F( A; U7 B. f     mexPrintf("/n");
  }
. y3 t) f1 {0 t: z: T- r4 w: i. Y}

, n# ?5 r/ V, M& |. K

/ A% f4 o7 l( M6 C, S( L编译完成后，用下面的命令测试一下：
! |  v1 X: v# q7 j* p  a=1:10;
1 S' m3 W! d5 w; e& F3 T( f$ l8 ~  b=[a;a+1];
  show(a)
3 X8 ^2 S* @! ]: H0 z  show(b)
0 M0 X$ q! g) j3 n需要注意的是，在Matlab里，矩阵第一行是从1开始的，而在C语言中，第一行的序数为零，Matlab里的矩阵元素b(i,j)在传递到C中的一维数组大data后对应于data[j*M+i] 。
  S8 Z: Q$ I4 {2 b3 L输入数据是在函数调用之前已经在Matlab里申请了内存的，由于mex函数与Matlab共用同一个地址空间，因而在prhs[]里传递指针就可以达到参数传递的目的。但是，输出参数却需要在mex函数内申请到内存空间，才能将指针放在plhs[]中传递出去。由于返回指针类型必须是mxArray，所以Matlab专门提供了一个函数：mxCreateDoubleMatrix来实现内存的申请，函数原型如下：
1 `/ U1 Z  v: i7 n0 L. z3 y, P) I   mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag)
6 k) T1 Y, v4 A8 |  m   m：待申请矩阵的行数
   n：待申请矩阵的列数
为矩阵申请内存后，得到的是mxArray类型的指针，就可以放在plhs[]里传递回去了。但是对这个新矩阵的处理，却要在函数内完成，这时就需要用到前面介绍的mxGetPr。使用 mxGetPr获得指向这个矩阵中数据区的指针（double类型）后，就可以对这个矩阵进行各种操作和运算了。下面的程序是在上面的show.c的基础上稍作改变得到的，功能是将输  
4 l9 ^, [4 I: M

3 y& p9 _; U( ^& z. [9 Y& X* {# s
/ M. V+ o) ?% d
//reverse.c 1.0
9 S% S. G. j" h1 |#include "mex.h"
% `6 b) D, n6 V* z$ r2 yvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
5 v2 j2 c) D' r  T0 o8 V9 M4 ~3 s    int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
2 s) I5 `* j- h$ [. X2 fdouble *inData;
double *outData;
- D, n' H. E6 E- Z9 @8 Z+ R4 uint M,N;
4 [4 p" X, K/ G' _' p! n/ ^int i,j;
& b2 W* \: f5 d( ainData=mxGetPr(prhs[0]);
M=mxGetM(prhs[0]);
N=mxGetN(prhs[0]);
' \8 v( i! G, _) Dplhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
' ~5 ~: f' z# C5 _outData=mxGetPr(plhs[0]);
' h" X) F* _3 F% e& Y4 V; `for(i=0;i<M;i++)
  for(j=0;j<N;j++)
: W6 O# U0 T) u, }/ D, l   outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
; X: {' m/ ~: j# K  F$ J7 {}



当然，Matlab里使用到的并不是只有double类型这一种矩阵，还有字符串类型、稀疏矩阵、结构类型矩阵等等，并提供了相应的处理函数。本文用到编制mex程序中最经常遇到的一些函数，其余的详细情况清参考Apiref.pdf。
通过前面两部分的介绍，大家对参数的输入和输出方法应该有了基本的了解。具备了这些知识，就能够满足一般的编程需要了。但这些程序还有些小的缺陷，以前面介绍的re由于前面的例程中没有对输入、输出参数的数目及类型进行检查，导致程序的容错性很差，以下程序则容错性较好
; Y. D) l. A  W* [0 i

#include "mex.h"
; F1 H( Q2 o* y! C+ Wvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],  int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
- q% g: ]6 F' T6 L1 A7 ^double *inData;
% K. ?6 E6 g0 b+ jdouble *outData;
int M,N;
//异常处理
//异常处理
$ h9 h% D9 @; L, X; Gif(nrhs!=1)
    mexErrMsgTxt("USAGE: b=reverse(a)/n");
  if(!mxIsDouble(prhs[0]))
0 a9 q1 N2 I4 B; f. p   mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!/n");
, k- |! |4 F! ?% y   inData=mxGetPr(prhs[0]);
6 V1 {( V4 Q3 ^9 ~4 Z% A   M=mxGetM(prhs[0]);
% B7 _+ A" Y3 D! ~& T2 {$ \4 I   N=mxGetN(prhs[0]);
   plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
3 j  w7 c% _& ~$ H7 n; Z   outData=mxGetPr(plhs[0]);
% s; Q9 X. Q5 v4 v   for(i=0;i<M;i++)
+ o) Q9 v; I: Z% i$ a$ E     for(j=0;j<N;j++)
     outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
! P1 [  r; o2 _6 U  E5 P5 B, W" N  }
1 B/ G  F9 J& P  Q1 c


在上面的异常处理中，使用了两个新的函数：mexErrMsgTxt和mxIsDouble。MexErrMsgTxt在给出出错提示的同时退出当前程序的运行。MxIsDouble则用于判断mxArray中的数据是否double类型。当然Matlab还提供了许多用于判断其他数据类型的函数，这里不加详述。
需要说明的是，Matlab提供的API中，函数前缀有mex-和mx-两种。带mx-前缀的大多是对mxArray数据进行操作的函数，如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而带mx前缀的则大多是与Matlab环境进行交互的函数，如mexPrintf，mxErrMsgTxt等等。了解了这一点，对在Apiref.pdf中查找所需的函数很有帮助。
$ d/ t; J  v# v2 }$ A7 o6 u9 g至此为止，使用C编写mex函数的基本过程已经介绍完了。
- b- O. T. c: V6 j0 i/ u6 Q
5 m. N, C( }, B  z5 p$ Z

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MATLAB调用C程序