Matlab调用C程序

Posted 2021-02-09 fanmu

Matlab调用C程序

 

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Matlab是矩阵语言，如果运算可以用矩阵实现，其运算速度非常快。但若运算中涉及到大量循环，Matlab的速度令人难以忍受的。当必须使用for循环且找不到对应的矩阵运算来等效时，可以将耗时长的函数用C语言实现，并编译成Mex文件，Matlab便可以像调用内建函数一样调用C编写的函数。Mex文件其实是一种动态链接库，旧版本Matlab可以直接调用.dll，新版本要调用.mexw32或.mexw64文件。

编译过程需要C语言编译器，在Matlab中键入mex –setup进行安装与配置。

MEX文件的源代码组成：

(1)功能子程序。该过程包含了Mex文件实现计算功能的代码，是标准的C语言子程序。

(2)入口子程序。该过程提供功能子程序与Matlab之间的接口，以mexFunction函数实现。注意，入口过程的名称必须是mexFunction，并且包含四个参数，即

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

nrhs(left hand side): 输入参数的个数；

prhs是一个输入数组，其内容为指针，指向mxArray类型的数据（MATLAB中所有数据都是以矩阵的形式mxArray保存的）。

nlhs, plhs含义类似。

具体地，若在Matlab中执行[a,b]=test(c,d,e) ，则nlhs=2, nrhs=3，prhs[0]指向c，prhs[1]指向d，prhs[2]指向e(可以理解为：prhs[0]=&c, prhs[1]=&d, prhs[2]=&e)，注意prhs是const指针数组，故不能改变其指向内容；函数返回时将plhs[0]，plhs[1]指向的内容赋给a，b(可以理解为a=*plhs[0]， b=*plhs[1])。

 

#include "mex.h"  
double add(double x, double y)
{
    return x + y;
} 
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
    double * a;
    double b, c;
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    a = mxGetPr(plhs[0]);
    b = *(mxGetPr(prhs[0]));
    c = *(mxGetPr(prhs[1]));
    *a = add(b, c);
}

 

将add.c拷贝至Matlab当前目录，执行mex add.c，生成add.mexw64，该文件实现求和功能。此时便可在Matlab中调用该函数：

>> output = add(1.1, 2.2); 

分析：

#include "mex.h"

Mex源文件必须包含mex.h，该头文件提供了大量Matlab与C(或Fortran)语言的之间的接口函数，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；而带mex-前缀的则大多是与Matlab环境进行交互的函数，如mexPrintf，mexErrMsgTxt等。具体可参考Apiref.pdf。

plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1,mxREAL)；

建立一个1x1的double类型的矩阵，返回刚建立的mxArray的地址，赋给指针plhs[0]；

a = mxGetPr(plhs[0])；

返回指针plhs[0]所指向矩阵的第一个实数的地址，并赋给a；

b = *(mxGetPr(prhs[0]))；

获取指针prhs[0]指向矩阵的第一个实数，并赋给b；

*a = add(b, c)；

调用C程序add，计算b,c之和并赋给a指向的内容；