怎么在matlab中调用用c语言编写的程序？

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。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。如果你在安装Matlab时已经设置过编译孝者器，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。如果当时没有选，就在Matlab里键入mex

-setup，野裤下面只要根据提示一步步设置就可以了。需要注意的是，较低版本的在设置编译器路径时，只能使用路径名称的8字符形式。比如我用的VC装在路径C:\PROGRAM

FILES\DEVSTUDIO下，那在设置路径时就要写成：“C:\PROGRA~1”这样设置完之后，mex就可以执行了。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"

void

mexFunction(int

nlhs,

mxArray

*plhs[],

int

nrhs,

const

mxArray

*prhs[])

{

mexPrintf("hello,world!\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：

mex

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!

看看C\TEST\目录下，你会发现多了一个文件：HELLO.DLL。这样，第一个mex函数就算完成了。分析hello.c，可以看到程序的结构是十分简单的，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

nlhs：输出参数数目

plhs：指向输出参数的指针

nrhs：输入参数数目

例如，使用

[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，plhs，3，prhs

其中：

prhs[0]=c

prhs[1]=d

prhs[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[i]和plhs[i]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。

为了让大家能更直观地了解参数传递的过程，我们把hello.c改写一下，使它能根据输

入参数的变化给出不同的屏幕输出：

//hello.c

2.0

#include

"mex.h"

void

mexFunction(int

nlhs,

mxArray

*plhs[],

int

nrhs,

const

mxArray

*prhs[])

{

int

i

i=mxGetScalar(prhs[0])

if(i==1)

mexPrintf("hello,world!\n")

else

mexPrintf("大家好！\n")

}

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！

现在，程序hello已经可以根据输入参数来给出相应的屏幕输出。在这个程序里，除了用到了屏幕输出函数mexPrintf（用法跟c里的printf函数几乎完全一样）外，还用到了一个函数：mxGetScalar，调用方式巧脊薯如下：

i=mxGetScalar(prhs[0])

"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。既然有标量，显然还应该有矢量，否则矩阵就没法传了。看下面的程序：

//hello.c

2.1

#include

"mex.h"

void

mexFunction(int

nlhs,

mxArray

*plhs[],

int

nrhs,

const

mxArray

*prhs[])

{

int

*i

i=mxGetPr(prhs[0])

if(i[0]==1)

mexPrintf("hello,world!\n")

else

mexPrintf("大家好！\n")

}

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。

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

#include

"mex.h"

#include

"mex.h"

void

mexFunction(int

nlhs,

mxArray

*plhs[],

int

nrhs,

const

mxArray

*prhs[])

{

double

*data

int

M,N

int

i,j

data=mxGetPr(prhs[0])

//获得指向矩阵的指针

M=mxGetM(prhs[0])

//获得矩阵的行数

N=mxGetN(prhs[0])

//获得矩阵的列数

for(i=0i<Mi++)

{

for(j=0j<Nj++)

mexPrintf("%4.3f

",data[j*M+i])

mexPrintf("\n")

}

}

编译完成后，用下面的命令测试一下：

a=1:10

b=[aa+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：

mxArray

*mxCreateDoubleMatrix(int

m,

int

n,

mxComplexity

ComplexFlag)

m：待申请矩阵的行数

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 *** 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

//reverse.c

1.0

#include

"mex.h"

void

mexFunction(int

nlhs,

mxArray

*plhs[],

int

nrhs,

const

mxArray

*prhs[])

{

double

*inData

double

*outData

int

M,N

int

i,j

inData=mxGetPr(prhs[0])

M=mxGetM(prhs[0])

N=mxGetN(prhs[0])

plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL)

outData=mxGetPr(plhs[0])

for(i=0i<Mi++)

for(j=0j<Nj++)

outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i]

}

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

#include

"mex.h"

void

mexFunction(int

nlhs,

mxArray

*plhs[],

int

nrhs,

const

mxArray

*prhs[])

{

double

*inData

double

*outData

int

M,N

//异常处理

//异常处理

if(nrhs!=1)

mexErrMsgTxt("USAGE:

b=reverse(a)\n")

if(!mxIsDouble(prhs[0]))

mexErrMsgTxt("the

Input

Matrix

must

be

double!\n")

inData=mxGetPr(prhs[0])

M=mxGetM(prhs[0])

N=mxGetN(prhs[0])

plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL)

outData=mxGetPr(plhs[0])

for(i=0i<Mi++)

for(j=0j<Nj++)

outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i]

}

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 *** 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。

如果我有一个用C语言写的函数，实现了一个功能，如一个简单的函数：

double add(double x, double y) {

return x + y

}

现或颂贺在我想要在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樱雀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]指向衫派了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。

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