10分鐘教會(huì)你簡(jiǎn)單的matlab和C/C++混合編程（mex文件）

標(biāo)簽： matlabmexcc++ 2015-05-07 18:40 379人閱讀 評(píng)論(0) 收藏 舉報(bào) 本文章已收錄于： 分類： Matlab（4） 作者同類文章X

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最近要用matlab提取視頻的特征，數(shù)據(jù)量很大，程序跑起來(lái)很慢，于是把其中一個(gè)模塊改為用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。我在這里也記錄一下自己的一些心得。

我用的編譯器是matlab自帶的Lcc-win32 C 2.4.1編譯器，好處是可以不依賴高級(jí)編譯器（如VS、GCC），保證程序只要有matlab即可運(yùn)行；缺點(diǎn)是只能用C寫(xiě)，不能使用C++的庫(kù)（比如vector、OpenCV）。所以以下這篇文章只適用于針對(duì)矩陣、數(shù)組（不包括字符串string、元胞cell）的簡(jiǎn)單的mex文件編寫(xiě)。

用Lcc編譯器編寫(xiě)mex文件的幾個(gè)注意事項(xiàng)：

1、注釋不能有中文，否則報(bào)錯(cuò)：Specified export _mexFunction is not defined

2、所有變量定義必須在函數(shù)最前面完成，變量沒(méi)有定義完，不可以執(zhí)行其他操作，否則報(bào)錯(cuò)：illegal statement termination

下面是一個(gè)計(jì)算矩陣a-b的例子，

其中mexFunction是默認(rèn)函數(shù)名，不用修改，因?yàn)閙atlab調(diào)用的時(shí)候用的是mex的文件名，而不是函數(shù)名。

nlhs代表的是輸出參數(shù)的個(gè)數(shù)

plhs是一個(gè)指針數(shù)組，里面的指針指向mxArray類型，每一個(gè)指針指向一個(gè)輸出

nrhs代表的是輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)

prhs是一個(gè)指針數(shù)組，里面的指針指向mxArray類型，每一個(gè)指針指向一個(gè)輸入

[cpp] view plaincopyprint?

#include?"mex.h"??

#include?"matrix.h"??

//?b?=?[1?2;3?4]??

//?a?=?[5?6;7?8]??

//?c?=?mex_func(a(:),?b,?size(a,1))??%?attention?!?a?is?a(:)???

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

{??

??double?*data1?=?mxGetPr(prhs[0]);??//get?pointer?of?a(is?a?vector)??

??double?*data2?=?mxGetPr(prhs[1]);??//get?pointer?of?b(is?a?matrix)??

????

??int?data1_num?=?mxGetM(prhs[0]);???//?get?elements?num?of?data1??????

??int?data1_h?=?mxGetScalar(prhs[2]);//get?height?of?matrix?a??

??int?data1_w?=?data1_num/data1_h;???//calculate?the?width?of?matrix?a??

??//?the?step?above?is?no?need?when?dealing?with?2D?matrix???

??

??int?data2_h?=?mxGetM(prhs[1]);//?get?rows?of?data2??

??int?data2_w?=?mxGetN(prhs[1]);//?get?cols?of?data2??

???????????

??int?output_h?=?data1_h;??

??int?output_w?=?data1_w;??

????

??int?i,j;??

??double?**copy_array;//?pointer?of?mid-data??

??double?*y;??

??//end?variable?defination,?all?the?defination?shoule?be?set?at?the?beginning??

??//******************************************************??

???

??if?((data1_h!=data2_h)||(data1_w!=data2_w)){??

????printf("matrix?dim?not?matched!\n");??

??}??

??//setup?mid-data??

??copy_array?=?(double?**)malloc(sizeof(double?*)?*?output_h);??

??for(i=0;?i<output_h;i++){??

??????copy_array[i]?=?(double?*)malloc(sizeof(double)?*?output_w);??????????

??}??

??//?calculate?matrix?a-b??

??for?(i=0;?i<output_h;?i++){????

????????for?(j=0;?j<output_w;j++){??

??????????????copy_array[i][j]?=?data1[i+j*data1_h]?-?data2[i+j*data2_h];????

????????}??

??}??

??//end?calculating??

??//*******************************************************??

??plhs[0]?=?mxCreateDoubleMatrix(output_h,output_w,?mxREAL);??

??y?=?mxGetPr(plhs[0]);??

??//copy?the?mid-data?to?the?output?pointer??

??for?(i=0;i<output_h;i++){??

??????for(j=0;j<output_w;j++){??

??????????*(y+i+j*output_h)=copy_array[i][j];??

??????}??

????}??

????

}??

#include "mex.h" #include "matrix.h" // b = [1 2;3 4] // a = [5 6;7 8] // c = mex_func(a(:), b, size(a,1)) % attention ! a is a(:) void mexFunction (int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]) {double *data1 = mxGetPr(prhs[0]); //get pointer of a(is a vector)double *data2 = mxGetPr(prhs[1]); //get pointer of b(is a matrix)int data1_num = mxGetM(prhs[0]); // get elements num of data1 int data1_h = mxGetScalar(prhs[2]);//get height of matrix aint data1_w = data1_num/data1_h; //calculate the width of matrix a// the step above is no need when dealing with 2D matrix int data2_h = mxGetM(prhs[1]);// get rows of data2int data2_w = mxGetN(prhs[1]);// get cols of data2int output_h = data1_h;int output_w = data1_w;int i,j;double **copy_array;// pointer of mid-datadouble *y;//end variable defination, all the defination shoule be set at the beginning//******************************************************if ((data1_h!=data2_h)||(data1_w!=data2_w)){printf("matrix dim not matched!\n");}//setup mid-datacopy_array = (double **)malloc(sizeof(double *) * output_h);for(i=0; i<output_h;i++){copy_array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * output_w); }// calculate matrix a-bfor (i=0; i<output_h; i++){ for (j=0; j<output_w;j++){copy_array[i][j] = data1[i+j*data1_h] - data2[i+j*data2_h]; }}//end calculating//*******************************************************plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(output_h,output_w, mxREAL);y = mxGetPr(plhs[0]);//copy the mid-data to the output pointerfor (i=0;i<output_h;i++){for(j=0;j<output_w;j++){*(y+i+j*output_h)=copy_array[i][j];}}}

簡(jiǎn)單總結(jié)一下幾個(gè)要點(diǎn)：

mex文件的編寫(xiě)可以分為三個(gè)步驟，數(shù)據(jù)傳入，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)導(dǎo)出

1、傳入矩陣用mxGetPr，傳入數(shù)值用mxGetScalar

2、獲取2維矩陣維度用mxGetM，mxGetN，C模塊無(wú)法同時(shí)獲得3維矩陣的三個(gè)維度，維度需要自己手動(dòng)傳遞

（此處有誤，可以用函數(shù)mxGetDimensions: 就是返回一個(gè)指針ptr，每一個(gè)指針?biāo)赶虻闹凳敲恳粋€(gè)維度的元素個(gè)數(shù)。例如有矩陣3*2的矩陣，那么*(ptr)為3，*(ptr+1)為2，如果是3維矩陣，只需要訪問(wèn)*(ptr+2)。參考文章中的第四節(jié)有詳細(xì)描述）

3、數(shù)據(jù)在內(nèi)存上都是連續(xù)的，訪問(wèn)的時(shí)候按列的順序訪問(wèn)

4、數(shù)據(jù)傳出用mxCreateDoubleMatrix，先創(chuàng)建一個(gè)double類型的指針用來(lái)存放要導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，然后再拷貝到plhs[i]對(duì)應(yīng)的指針上

參考文章：matlab和C/C++混合編程--Mex

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關(guān)于Matlab的MEX技術(shù)??

2008-03-30 15:13:58|??分類： CAE |??標(biāo)簽： |舉報(bào) |字號(hào)大中小?訂閱

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MEX文件的功能主要包括三個(gè)方面（參見(jiàn)文獻(xiàn)[1]），這里主要是將Matlab作為C和Fortran代碼的調(diào)試器。以下工作的軟件平臺(tái)為：

l??????? Microsoft.Visual.Studio.2005.Professional.Edition.DVD

l??????? Intel.Visual.Fortran.Compiler.Pro.v9.1.032

l??????? Matlab 7.5.0（R2007b）

以Matlab自帶的timestwo.c文件為例（C:\Program Files\MATLAB\R2007b\extern\examples\refbook\timestwo.c）說(shuō)明MEX的工作流程：用戶在Matlab命令行（主界面中的Command Window）下輸入：

mex timestwo.c

如果編譯順利完成，同文件夾下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)名為“timestwo.mexw32”的文件（Matlab版本為R2007b），再在Matlab命令行下輸入：

timestwo(5.5)

輸出為：

ans=

11

表示這個(gè)函數(shù)計(jì)算結(jié)果正確。要注意C文件的文件名必須是算法函數(shù)的函數(shù)名（這里二者都是timestwo）（這一條似乎不必要）。

制作C-MEX文件的具體步驟：

1.????? 修改原C代碼。
原算法函數(shù)不需要修改，但需要新增一個(gè)名為mexFunction的函數(shù)，另外在文件頭部增加“#include "mex.h"”。工作量體現(xiàn)在寫(xiě)mexFunction函數(shù)上。當(dāng)用戶輸入“timestwo(5.5)”時(shí)，Matlab首先進(jìn)入這個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)再調(diào)用原算法函數(shù)，給出答案。因此對(duì)用戶輸入、輸出格式是否正確的檢驗(yàn)是在該函數(shù)中完成的。另外可以看到，原C函數(shù)格式是void fun(y,x)，但在Matlab中使用時(shí)格式是y=fun(x)，這說(shuō)明mexFunction函數(shù)對(duì)輸入、輸出格式可以自由定義。詳細(xì)的寫(xiě)法參見(jiàn)文獻(xiàn)[1]第4.3節(jié)。

2.????? 在Matlab中將C編譯為MEX文件（如前文所述）。

3.????? 使用這個(gè)MEX文件（如前文所述）。另外只要這個(gè)timestwo.mexw32文件在當(dāng)前目錄下，關(guān)閉Matlab后重新啟動(dòng)仍可以直接使用timestwo函數(shù)。

如果要編譯Fortran文件，先用mex –setup將編譯器改為Fortran的編譯器，然后用同樣的方法編譯即可。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊高波.精通matlab7.0混合編程.電子工業(yè)出版社，2006

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? 用Matlab驗(yàn)證DataFit軟件給出的插值函數(shù)的正確性 ? Fortran-MEX調(diào)試方法

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的关于Matlab的MEX技术 10分钟教会你简单的matlab和C/C++混合编程（mex文件）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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