MATLAB调用C程序

uperrua

2 C6 z7 C8 t5 _( l! @/ k0 e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。
8 e! W6 L7 c! j3 a' ^6 V0 A
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。
7 X: y6 E. X) j1 l
0 l3 [; g/ d# d9 Y9 J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。

  w% F1 ?3 X6 @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。
- h  C, a+ j. z+ I/ Z

$ j0 \! h: l+ U7 A1 p
5 ^3 s/ s5 G$ Y/ h, s. x为了测试你的路径设置正确与否，把下面的程序存为hello.c。

?
/*hello.c*/
#include "mex.h"
! o2 }5 E9 x0 D4 o0 R; F% qvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
3 ~5 p5 D( S  P, P! x6 {{ mexPrintf("hello,world!/n");
1 N3 ]9 ?2 i$ H) B0 S4 `$ N}
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：
# D: J0 W0 F$ T% e0 ~0 g5 c9 tmex hello.c
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：
hello,world!

) V4 ]4 j0 O; @: T0 j& @; P整个程序由一个接口子过程 mexFunction构成。
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
前面提到过，Matlab的mex函数有一定的接口规范，就是指这
2 \7 R5 n* i2 K% z' S: Gnlhs：输出参数数目
. C$ u  l+ x& `: Qplhs：指向输出参数的指针
nrhs：输入参数数目
4 w& u+ N/ n% r+ V例如，使用
+ v8 h% G1 m) L; n[a,b]=test(c,d,e)
调用mex函数test时，传给test的这四个参数分别是
2 x' X+ E" Q! `/ L; \' ]/ X      2，plhs，3，prhs
其中：
prhs[0]=c
prhs[1]=d
' }, A, c& T2 V. L3 d# Oprhs[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。  
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。
8 G, E; |# Z4 y+ g

9 b" l" V0 o3 \
//hello.c 2.0
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
  I! r6 R1 _' N, ~) E; O* @9 ]{
int i;
& e. @/ P/ f6 }/ vi=mxGetScalar(prhs[0]);
if(i==1)
5 S2 E0 }3 u, ~! u( a  mexPrintf("hello,world!/n");
else
$ G0 Z3 H3 v7 j1 q  mexPrintf("大家好！/n");
" Y" R0 _7 N4 x8 H}

4 ?2 a( p; s& B
将这个程序编译通过后，执行hello(1),屏幕上会打出： hello,world!
而hello(0)将会得到： 大家好！
3 H8 u# M% F3 F) T2 `4 g" d; `  O
1 o+ t( D2 m+ K. B用到了一个函数：mxGetScalar，调用方式如下：
7 f& C& K# ^/ g   i=mxGetScalar(prhs[0]);
' s8 ?# Q& f7 m& p1 X0 n% u7 k"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。

+ ~7 g( `; Q* f; J, H
( @6 o6 y8 o) }( `( h* B  o$ f
& O7 _1 ^5 a+ t7 k2 m//hello.c 2.1
8 m& l' ~" E6 f7 z#include "mex.h"
7 A$ _8 F! z& i# I) E8 ]* P  lvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
. s& \" U, c1 q5 mint nrhs, const mxArray *prhs[])
{
int *i;
: n+ [+ x4 @, K" I$ R1 Li=mxGetPr(prhs[0]);
% [" s7 f! ^% [if(i[0]==1)
* `3 ]6 N! X: E* p/ \- [  mexPrintf("hello,world!/n");
2 l! D4 ~/ r$ Z4 m5 n. Nelse
  mexPrintf("大家好！/n");
}
" K9 v% E8 k8 T: d* J6 t/ q

8 G  R' p4 Y, e; }2 |/ N1 K/ L
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。
5 f, F& y0 [5 O1 a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：


//show.c 1.0
1 ^9 b. m" Y( |#include "mex.h"
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *data;
3 p1 }# O8 z# b; t: W/ [int M,N;
int i,j;
8 w9 G1 \3 t7 R( Y3 Sdata=mxGetPr(prhs[0]); //获得指向矩阵的指针
3 [7 s; a" G4 F" wM=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数
/ ~& f7 Y9 m' j/ UN=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数
for(i=0;i<M;i++)
{   for(j=0;j<N;j++)
     mexPrintf("%4.3f  ",data[j*M+i]);
2 V6 l  @& s4 R6 W' W) b     mexPrintf("/n");
  }
0 r8 C9 \% |' q}



( m+ M( m) R4 q: a+ e4 z编译完成后，用下面的命令测试一下：
  a=1:10;
  b=[a;a+1];
  show(a)
  show(b)
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] 。
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：
6 K/ E/ ^- x+ E7 b   mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag)
5 R9 m, L2 }- |+ U% Y   m：待申请矩阵的行数
( a' h7 i( Q% R$ l9 S   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  
! A( C8 U6 B+ c9 g' T4 i7 Q9 B
& o- t! ^0 ^8 Q& f

$ X" K) o" `# j" x1 a6 ]/ k! G
0 t9 Z9 X% K1 \7 u# `  S' M: g//reverse.c 1.0
, T/ A1 l8 k  u#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
3 Z. C* N7 f8 Q9 v' R    int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *inData;
double *outData;
6 _0 H3 f9 |% C* s. W* tint M,N;
( f9 o" _" K5 V. nint i,j;
inData=mxGetPr(prhs[0]);
" _7 Z* x7 H! O/ J) AM=mxGetM(prhs[0]);
( \, S$ m3 |9 YN=mxGetN(prhs[0]);
3 Y6 s: c: M$ G5 Nplhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
outData=mxGetPr(plhs[0]);
7 Y/ K" V+ d- X3 F2 @for(i=0;i<M;i++)
  for(j=0;j<N;j++)
) r  `5 x: W  {, T$ F4 D   outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
}
! A8 \7 l) y+ |! M' O5 s


7 U2 U* D6 ]4 A! [5 M1 Z# ^" m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
; ~/ B" z$ ~& |5 Z' e& |( K

. y. H2 W' }. C) }1 Z$ ^5 Q5 O#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],  int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *inData;
7 n  d( i% S. Z$ e1 U9 @; cdouble *outData;
int M,N;
//异常处理
//异常处理
if(nrhs!=1)
    mexErrMsgTxt("USAGE: b=reverse(a)/n");
; Q: j/ N' j) \  if(!mxIsDouble(prhs[0]))
8 e' u9 R; ~6 Q4 D, l   mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!/n");
   inData=mxGetPr(prhs[0]);
; L1 H. C& l* b   M=mxGetM(prhs[0]);
   N=mxGetN(prhs[0]);
   plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
; F2 v. U- |( M5 U- t; {7 y   outData=mxGetPr(plhs[0]);
% e3 t* f: i) y$ `) d# E4 ]   for(i=0;i<M;i++)
     for(j=0;j<N;j++)
2 x# A8 n* `! ?$ H5 Q     outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
) f! V2 L* }& _8 u  G& `  }
1 p( Y" b: Z# ^
, E5 H; o' A8 P0 u! R0 Y6 _3 |

2 c: i' Y  k6 v; j% H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。
至此为止，使用C编写mex函数的基本过程已经介绍完了。
0 R* g5 w: h+ m. o# I

regngfpcb

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