double add(double x, double y) {
return x + y
}
现在我想要在Matlab中使用它,比如输入:
>>a = add(1.1, 2.2)
3.3000
要得出以上的结果,那应该怎样做呢?
解决方法之一是要通过使用MEX文件,MEX文件使得调用C函数和调用Matlab的内置函数一样方便。MEX文件是由原C代码加上MEX文件专用的接口函数后编译而成的。
可以这样理解,MEX文件实现了一种接口,它把在Matlab中调用函数时输入的自变量通过特定的接口调入了C函数,得出的结果再通过该接口调回Matlab。该特定接口的 *** 作,包含在mexFunction这个函数中,由使用者具体设定。
所以现在我们要写一个包含add和mexFunction的C文件,Matlab调用函数,把函数中的自变量(如上例中的1.1和2.2)传给mexFunction的一个参数,mexFunction把该值传给add,把得出的结果传回给mexFunction的另一个参数,Matlab通过该参数来给出在Matlab语句中调用函数时的输出值(如上例中的a)。
比如该C文件已写好,名为add.c。那么在Matlab中,输入:
>>mex add.c
就能把add.c编译为MEX文件(编译器的设置使用指令mex -setup),在Windows中,MEX文件类型为mexw32,即现在我们得出add.mexw32文件。现在,我们就可以像调用M函数那样调用MEX文件,如上面说到的例子。所以,通过MEX文件,使用C函数就和使用M函数是一样的了。
我们现在来说mexFunction怎样写。
mexFunction的定义为:
void mexFunction(
int nlhs,
mxArray *plhs[],
int nrhs,
const mxArray *prhs[]) {
}
可以看到,mexFunction是没返回值的,它不是通过返回值把结果传回Matlab的,而是通过对参数plhs的赋值。mexFunction的四个参数皆是说明Matlab调用MEX文件时的具体信息,如这样调用函数时:
>>b = 1.1c = 2.2
>>a = add(b, c)
mexFunction四个参数的意思为:
nlhs = 1,说明调用语句左手面(lhs-left hand side)有一个变量,即a。
nrhs = 2,说明调用语句右手面(rhs-right hand side)有两个自变量,即b和c。
plhs是一个数组,其内容为指针,该指针指向数据类型mxArray。因为现在左手面只有一个变量,即该数组只有一个指针,plhs[0]指向的结果会赋值给a。
prhs和plhs类似,因为右手面有两个自变量,即该数组有两个指针,prhs[0]指向了b,prhs[1]指向了c。要注意prhs是const的指针数组,即不能改变其指向内容。
因为Matlab最基本的单元为array,无论是什么类型也好,如有double array、 cell array、 struct array……所以a,b,c都是array,b = 1.1便是一个1x1的double array。而在C语言中,Matlab的array使用mxArray类型来表示。所以就不难明白为什么plhs和prhs都是指向mxArray类型的指针数组。
完整的add.c如下:
// add.c
#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
double add(double x, double y) {
return x + y
}
// MEX文件接口函数
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)
}
mexFunction的内容是什么意思呢?我们知道,如果这样调用函数时:
>>output = add(1.1, 2.2)
在未涉及具体的计算时,output的值是未知的,是未赋值的。所以在具体的程序中,我们建立一个1x1的实double矩阵(使用mxCreateDoubleMatrix函数,其返回指向刚建立的mxArray的指针),然后令plhs[0]指向它。接着令指针a指向plhs[0]所指向的mxArray的第一个元素(使用mxGetPr函数,返回指向mxArray的首元素的指针)。同样地,我们把prhs[0]和prhs[1]所指向的元素(即1.1和2.2)取出来赋给b和c。于是我们可以把b和c作自变量传给函数add,得出给果赋给指针a所指向的mxArray中的元素。因为a是指向plhs[0]所指向的mxArray的元素,所以最后作输出时,plhs[0]所指向的mxArray赋值给output,则output便是已计算好的结果了。
上面说的一大堆指向这指向那,什么mxArray,初学者肯定都会被弄到头晕眼花了。很抱歉,要搞清楚这些乱糟糟的关系,只有多看多练。
实际上mexFunction是没有这么简单的,我们要对用户的输入自变量的个数和类型进行测试,以确保
输入正确。如在add函数的例子中,用户输入char array便是一种错误了。
从上面的讲述中我们总结出,MEX文件实现了一种接口,把C语言中的计算结果适当地返回给Matlab罢了。当我们已经有用C编写的大型程序时,大可不必在Matlab里重写,只写个接口,做成MEX文件就成了。另外,在Matlab程序中的部份计算瓶颈(如循环),可通过MEX文件用C语言实现,以提高计算速度。
Matlab 是当前应用最为广泛的数学软件,具有强大的数值计算、数据分析处理、系统 分析、图形显示甚至符号运算等功能[1]。利用这一完整的数学平台,用户可以快速实现十分 复杂的功能,极大地提高工程分析计算的效率[2][3]。但与其他高级程序[3]相比,Matlab 程序 是一种解释执行程序,不用编译等预处理,程序运行速度较慢[4]。C/C++语言是目前最为流行的高级程序设计语言之一[5]。它可对 *** 作系统和应用程序以 及硬件进行直接 *** 作,用C/C++语言明显优于其它解释型高级语言,一些大型应用软件如 Matlab 就是用C 语言开发的。
在工程实践中,用户经常遇到Matlab 与C/C++混合编程的问题。本文基于Matlab 6.5和VC6.0 开发环境,在Windows 平台下就它们之间的混合编程问题进行深入研究并举例说明。
2 Matlab 调用C/C++
Matlab 调用C/C++的方式主要有两种:利用MEX 技术和调用C/C++动态连接库。
在Matlab 与C/C++混合编程之前,必须先对Matlab 的编译应用程序mex 和编译器mbuild进行正确的设置[1]:
对Matlab 编译应用程序mex 的设置:Mex –setup.
对Matlab 编译器mbuild 的设置:Mbuild –setup.
2.1 调用C/C++的MEX 文件
MEX 是Matlab Executable 的缩写,它是一种“可在Matlab 中调用的C(或Fortran)语 言衍生程序”[6]。MEX 文件的使用极为方便,其调用方式与Matlab 的内建函数完全相同,只 需在Matlab 命令提示符下键入MEX 文件名即可。
一个C/C++的MEX源程序通常包括4个组成部分,其中前3个是必须包含的内容,第4个则根据所实现的功能灵活选用:(1)#include “mex.h”(2)MEX文件的入口函数mexFunction, MEX文件导出名必须为mexFunction函数(3)mxArray(4)API函数
方法/步骤1、启动两个matlab软件,分别加载Dll
loadlibrary('CSForUDLL.dll','CSForUDLL.h')
2、libfunctions
CSForUDLL
-full
查看一下Dll里的所有函数
3、在一个matlab运算add_server函数,作为启动Server端
我写的dll第一个参数为要发送的数字
calllib('CSForUDLL','add_server',2,2,0)
之行结束会发现Server端在一直等待。
4、在另一个matlab上运行add_client函数,作为启动Client端
同理,我的dll第一个参数用来发送数字;
calllib('CSForUDLL','add_client',2,2,0)
5、回车运行,会发现返回一个数字。
这个数字是从Server端发送过来的。
6、再看一下Server端,收到Client发送的数字1
。
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