Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
# ~: Q. P8 C! c2 @, Q1 F2 dMatlab混合编程
       下载与安装编译器
; n' k/ e) H+ l              Microsoft Windows SDK 71CC
8 f7 h. k  Z" i0 q( t9 g/ a; K6 S" P              TDM-GCCgccg
                     For Matlab 2015
                     For Matlab 2014
              选择编译器
              编写ccpp文件
& ~1 ?7 D# x0 \  f# S) }: G                     mexFunction函数介绍
              编译多个ccpp文件
- y- k( S* R" m  I; _! k, k& c
8 ^# a7 ^, Z$ ?$ Q9 s# m
" Z+ K) X7 A, j# Q说明
: {3 K4 x* q/ w1 S9 U5 y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。

• 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）
  

/ Q, ^- Y" ~. i2 o7 T: {

* m" h6 ^; L3 |" ?6 }1 R- ~$ }Matlab混合编程
8 H2 g6 f8 x. j5 _下载与安装编译器
Microsoft 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。

8 P+ h! A! W5 F) ^% i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。
& \+ r. D1 M6 r- h, c
+ I$ V" K- U! s8 ~! mTDM-GCC（gcc/g++）
8 @6 n! g. R* I2 l8 ]( HFor Matlab 2015
Matlab 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。

9 e8 z1 ^$ r/ d0 z/ c( ]$ q

• 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：
  / x1 s3 k1 T( E* n1 v3 M6 r

1 L# F4 f- ?+ a3 K

• 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：
  ; j+ H+ m0 {! [/ I2 V% g/ v

) r% D4 T! m, ~% j: g# w3 i6 y& {至此完成！
2 ~* p$ l! o4 k4 g; {! i: Z
& C# {/ X6 W, i( eFor Matlab 2014
% E7 Q0 _4 r$ u$ i7 M, G如下文章针对于MATLAB 2014a。
  H1 N! F- w( m2 O3 w
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。
+ r; G# G# U3 {1 o- {2 [
; |7 V7 u0 o# d& W9 r1 r根据以前使用经验，安装路径最好不要有空格中文。

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：
* J; T( _, C1 b+ R* U
4 n6 o' S2 l; x5 V! q3 S+ f6 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：
" b5 O; o& z/ q( J1 |
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。
2 @+ C! D. k& W3 K
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）：

%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\

  @5 V! i6 U$ ?7 x" F下面是代码：

@Echo off
4 B2 r, P* |$ }
+ A+ Y/ g8 k0 m:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
' |" E8 ]  l. T! A4 T::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
+ L# [, f$ R0 J  X0 p' v::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
0 G8 s  Q. R3 K" P' C. h. P::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
& Q* \& A" u! O5 g9 \7 ]::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
::       to do fancy stuff.

:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
:: 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

:: 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.
. v% P$ T/ u2 a- Hset PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
set PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs

:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
4 I8 B9 H. B/ V" w6 z* L:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
. p* B- l: u; u:: static libraries so you can link statically to them (see the
:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
3 ?  [& O& s0 e& X8 xrem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
$ U5 Q' [0 h9 K' F/ E2 qrem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
rem set PRELINK_CMDS3=...

# w0 H- S6 o, f" z:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
; u* K5 o, O1 T# z:: (e.g. upx compress the output .mex)
  {  E; e; i' _. R' _0 \rem set POSTLINK_CMDS1=upx -9 "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
rem set POSTLINK_CMDS2=...

$ x  s1 \4 _. p:: You can change these if you really need to.
set COMPILER=g++
/ P  m  S5 Y1 q7 Vset COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
set OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
set NAME_OBJECT=-o
# I' E$ \, L; h7 |  G0 R/ N
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
  V5 |  ?/ J0 Z5 I1 j
( ?$ V; {; a7 Bset LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
set NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
" m4 j0 b% n4 U& o; f( ~  Y
5 t0 z5 p2 D4 ~' V! O
:: EXAMPLES
7 [  r, v/ e$ Q$ A; ?:: ========

:: You can compile simple files using "mex file.cpp". To support more than 2^32 elements, use
1 |+ w/ }, C" ~& @:: "mex -largeArrayDims file.cpp" ... use this by default, unless you know what you're doing.

( |7 a4 a4 s4 C:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
8 Q$ O3 ~8 m+ R. i2 o2 ]:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp

# \- V. O1 A# \5 F& ?1 h
: v0 t4 }2 P, o& L" W7 P选择编译器
; Q7 L$ s6 P; I: s  y( J1 `9 A

• 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：
  4 M+ Z% N3 ~, l9 A' Y3 b
• 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：
  0 W0 b* Y+ g9 D6 l
  ! x1 J  u) G$ i

刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
      
DT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！


编写c/cpp文件
- f( F* k/ y$ o6 a3 w6 Y与普通的C文件的编写有两点不同：
$ F3 _9 l/ U0 Z' B/ F

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  5 @) }. e/ \1 n0 \4 L

. n3 C; D1 g7 s2 _, \0 L
下面以一个求和的例子说明：
7 X  U# v" x( ^9 e
! n! O: q+ d7 j" D: Q0 ^) X5 U; Q7 _#include "mex.h" // 使用MEX文件必须包含的头文件
7 |' Q2 e2 o) {! H% I// 执行具体工作的C函数
double add(double x, double y)
6 |1 C: s) B4 r6 \5 d{
    return x + y;
}
// MEX文件接口函数
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
    double *z;
    double x, y;
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
3 q6 y8 H& G, P+ M    z = mxGetPr(plhs[0]);
* b# P  @* D7 K$ Y, H    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
, U* K( V+ e. G    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
    *z = add(x, y);
7 w( D$ W( k1 P0 P& F}
& |  F: l; |5 n; X, N- @: K

Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
  i+ l- l/ F2 R& |6 t9 t$ b

! F+ b& I9 J  R6 h) w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。

mexFunction函数介绍
mexFunction函数接口如下：

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])

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：
9 H! W6 U8 y. M. {
1 v# b% v( l: }+ W. \7 K0 ^参数                  意义                          英文全称                 类型
2 P; n/ u# |+ k3 mnlhs        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）
prhs        指向输入参数的指针        pointer of right-hand side        指针数组

3 T! R0 n4 B! e9 E4 d* ~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
  

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：

mex C.c
' I. X+ L" f, c3 W2 c8 t5 |mex B.c
mex A.c

3 a3 j9 g% e" L# q9 L% V3 O或者
8 U2 N/ [' }8 Q5 {4 _. q
5 o+ ~$ r( ?1 w, F! amex A.c B.c C.c

7 ?4 V/ X3 M% G5 q1 U/ |- W1 o! V: ]
2 N- X1 B& R- \
, w* X% ~; Z0 A. P  T
/ ]1 F2 Z. T. e9 D

NNNei256

先收藏了吧