Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
" l( W' ^, t2 FMatlab混合编程
       下载与安装编译器
, ^& P( x  y. n: i7 u2 C- `              Microsoft Windows SDK 71CC
- ^8 L9 N+ v: X              TDM-GCCgccg
                     For Matlab 2015
                     For Matlab 2014
              选择编译器
              编写ccpp文件
                     mexFunction函数介绍
* y8 i/ N5 A& F8 u0 n              编译多个ccpp文件

6 k: d  s4 h4 G' N9 p9 e6 t
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。

• 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）
  ) R  {# D$ M2 ~& n

1 L4 v5 S3 |, h# Q+ Z: r. C4 h% j: lMatlab混合编程
- `3 c- Q1 v0 x. g" G0 A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。
. f9 n2 E7 y; J: V* d  K9 Z+ J
) E6 ?; f, b& u# a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。

TDM-GCC（gcc/g++）
For 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 `" T& i$ n5 s+ l
* \3 G) v! z5 S* A

• 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：
  

, H1 E' n; |& j, N$ T

• 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 ^/ d2 l2 H5 z至此完成！
- g3 c3 ]; I$ c) F  q
2 f; ~+ Z: m, j- C. rFor Matlab 2014
如下文章针对于MATLAB 2014a。
. F8 c2 z3 W+ ~5 a. e
7 [$ c5 V) S. z7 i) x, }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。
, m% N3 ]& @9 R. s" P4 Y
; E$ [* P8 a9 {$ {9 g/ U/ w( `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：
7 Q) @* [' l6 G0 y# o4 p
2 P7 r9 z' R: m2 k7 w$ u7 e
$ J, M5 z1 y. ]; y最后的战斗：
/ u4 F; _. H; y* l* c% g: [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：

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。

0 ?; ], K% c% G8 A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）：
  e6 O  o* L4 R( A# b
%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\

下面是代码：
  W# E# Q7 x, G, S1 }
@Echo off

+ c* p* E: `/ p+ r' r:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
5 \6 T9 @: u' t4 u::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
* m" n" o3 j/ T# }::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
::       to do fancy stuff.
: _  T) s6 {4 p5 A
& }  z) v' s, v+ S9 c# |5 p/ T7 D:: 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/

" Z) m8 a# F; Z6 L: R:: Tested with the following:
; X) w5 x0 G2 k. S1 D% a6 W:: 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.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
- N9 n* w; Y$ O: T: L: hset PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs

:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
: [8 d. b2 q8 k% V! V2 z2 W5 r:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
& h4 X; V: }" S' q:: 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
rem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
$ a* Q- k3 M) `- T! u9 B+ Wrem set PRELINK_CMDS3=...
+ x4 F3 N! b, X6 t8 I% s6 o
:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
+ A' I" v- O) c& {+ n* n: N:: (e.g. upx compress the output .mex)
6 w9 U8 x4 M2 D* |3 b5 y& _# mrem set POSTLINK_CMDS1=upx -9 "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
rem set POSTLINK_CMDS2=...
, L+ L1 C! M/ @0 C+ G
:: You can change these if you really need to.
set COMPILER=g++
set COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
5 d) |5 M) I6 \5 g5 B9 N! Q* Lset OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
( G2 X6 h8 K; }3 k$ \set NAME_OBJECT=-o
, E6 X3 `* n" L6 b' v
set LINKER=g++
! B% j' O; F0 Y( o4 e/ }9 rset LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas
( w6 v. \: o  @+ I
8 g) _2 V- n  R: w2 Oset LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
set NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
, _' @3 Q/ J) d% P

:: EXAMPLES
' v1 e( L+ _$ E: W6 ]1 @:: ========
' B' c* S% j* Y: b
:: 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.
+ H8 D! Q+ i6 Y( ?: y7 J
3 c. }- j& f, p, H+ P:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp
  A- @9 S0 p9 P0 h
3 \9 d  [( v5 h  g3 W) b5 A
选择编译器
; E; o2 G! w( t* @( _9 f# _

• 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：
  
  

4 u4 [+ V/ \. @' Y& U# g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！
" P, Z, n6 [, t' o1 [- G# R
& E) |$ |: l5 l
$ u4 A, r! \! d  Y7 N8 k编写c/cpp文件
" }' i* H8 W5 ]6 @3 Q与普通的C文件的编写有两点不同：
: {; P5 @& o7 Y  a5 H

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

! h) R/ w* x+ {6 L( c% k- J7 |% U
/ M$ j- _% o& \" h2 ?, `5 M" n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
9 @' M6 Z( K) k: j6 q0 ]2 W, zdouble add(double x, double y)
{
0 V" l% j8 o* d9 R- h4 T" X% g    return x + y;
}
% x* V" U# x* N9 F// MEX文件接口函数
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
) f& r# A) b- L2 M: U    double *z;
- Y4 `) H! C0 c    double x, y;
: B# a( x" f) ]$ c+ m    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
' ~; d, ^- P& H1 W1 \* w2 c    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
  b0 E) n% l& {* q8 t/ R    *z = add(x, y);
  ?0 T% t! A/ K}
- f+ o8 S* a9 d3 l  Z7 t' y' j

3 s$ R) `" ]8 e2 N8 f9 _  oMatlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
+ P- ~: b1 |8 L, u  b- \

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。
; B! o2 l+ \4 T; o0 ^& w% V! t
mexFunction函数介绍
mexFunction函数接口如下：

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
: j' C% r/ P  E% Y
8 }8 v0 ]% c( }2 _- C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：

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
( ]1 ~3 y5 s: A$ R) R! ]; J* [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

5 N$ I" [2 a' n详情参考：
7 Q$ `8 s' W5 J

• 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
    b- P4 w1 |, ]) L

8 {6 r; E/ t) ^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
* `. Q  e. U- ?# _mex B.c
2 ^2 C6 m5 ?3 p" C1 W2 dmex A.c

- L: j2 {: E. _" @- \5 n2 O3 q或者
# ~% H' x+ E+ g0 k+ p) I$ O
$ x) {. z" t+ A2 E( ^mex A.c B.c C.c
& ^" p5 ~! K; j



! C6 h( C! E6 ?7 [) U

NNNei256

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