Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
" a; E$ c9 W* ?6 h  ]# R1 tMatlab混合编程
       下载与安装编译器
& d" _  F1 h( m  F1 g9 Q              Microsoft Windows SDK 71CC
              TDM-GCCgccg
8 s; }: B' D+ a  s3 p/ f                     For Matlab 2015
                     For Matlab 2014
- H8 \7 {4 P% b- x              选择编译器
              编写ccpp文件
* V- N5 N4 ?! o! I                     mexFunction函数介绍
              编译多个ccpp文件
$ v( I2 E! H1 b( T. n

说明
: z" N" y  V4 Q3 `4 z; \  W% `1 X9 ?记录本人在Windows下，使用Matlab 64-bit 版进行混合编程时遇到的问题，主要记录编译器的安装与简要的混编过程。

0 q! `% L+ W3 P. H, t

• Matlab版本：Matlab R2014a 64-bit、Matlab R2015b 64-bit
• 操作系统版本：Windows 8.1 64-bit、Windows10 64-bit
• 编译器：Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++) 和 GNU编译器（有MinGW（Minimalist GNU for Windows，仅32位）、MinGW64（64位和32位）、TMD-GCC（非官方的编译器包）、CygWin等等，它们间的区别与联系参见GCC_Cygwin_MinGW_TDM-GCC）
  

1 N5 f1 t+ X" @: j% R
7 t: e% s8 `- u) _. G  }- |
Matlab混合编程
下载与安装编译器
Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++)
. t# b" ]" D/ P% x点此Microsoft Windows SDK for Windows 7 and .NET Framework 4 (ISO)打开下载页面，是镜像文件，选择64-bit版，文件大小500M+，全部安装需占磁盘近2G。
, E1 _9 T: I% |/ O6 i2 N9 E/ }
4 A' }5 H. @. |$ K下载完成后根据提示安装即可，如果出现问题，安装失败，参考：Problem&Solution 部分。
& N" p# A2 B6 Q/ k) X+ Y
. z( E% X1 j7 vTDM-GCC（gcc/g++）
% `% A) g( a' c$ E" D; w* JFor Matlab 2015
Matlab 2015已经开始支持GNU编译器，具体参见：Supported and Compatible Compilers for R2015b，安装方法参见：Install MinGW-w64 Compiler。
9 u3 w6 {7 L$ f2 g4 O! w
- K+ u7 ]/ Q  G/ m6 c0 j

• 注意，MATLAB 2015现仅支持GCC4.9.2，在安装TMD-GCC时，不要勾选更新，如下图：
  " b( v0 u7 T* {! F* C

" k; s4 |" f/ T% T

• 然后，还需注意的是安装路径不能有空格；
• 需要添加系统环境变量MW_MINGW64_LOC=your tdm-gcc path。
• 重启系统和MATLAB后，输入mex -setup显示：
  , ~, a. M8 B5 u0 m9 U' h3 W

' H8 A; P: R5 N" Q, F

  p4 Q' p8 r/ `$ K3 W至此完成！
1 E( Z. @( ], e
7 v" e4 [: I4 B7 J+ IFor Matlab 2014
0 P8 z" P4 Y, ^1 U: C6 i3 h, [如下文章针对于MATLAB 2014a。
" [! H+ f# r+ b( T0 n! l1 F
- I# O% h, {0 K4 a4 A, L点此tmd-gcc打开下载页面，选择64位版本，40M+，全部安装占用400M+磁盘空间。

根据以前使用经验，安装路径最好不要有空格中文。

安装完成后，开始 -> 运行 -> cmd打开Windows命令窗口，输入gcc -v，如下图所示，显示安装信息，说明安装成功：


  M- O* a1 d! u; |# H最后的战斗：
4 X0 v6 e5 t' e; a* |因为Matlab不支持GNU的编译器，还得做点事，下面的方法来自Using GCC (MinGW) as MATLAB’s MEX compiler 中的Bogdan的解答：
) N% M2 y- d+ Y3 U1 A" X1 m
下面的代码是从Bogdan主页上下载的mexopts.bat文件代码，使用时需要做一点小小的改动。

在下面的代码中找到：set MINGWPATH=p:\mingw64这句代码，将其中的路径p:\mingw64替换成你的TMD-GCC-64的安装目录，如我的是：E:\devtools\TDM-GCC-64，然后保存并将mexopts.bat文件copy到计算机如下路径（复制下面的路径地址，粘贴到资源管理器窗口地址栏，回车即可）：

%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\
7 ]0 O$ [& d$ n( o. d$ W2 B8 Q- }
下面是代码：
) |, I  O: V9 Y# `0 |
@Echo off

:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
4 E" f" @9 R3 I::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
" C$ u" S3 V( c" U::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
::       to do fancy stuff.
* P/ ~3 l& j0 i/ \/ T( D5 U
: x# L6 B( |7 o0 a- y:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
  x3 _; @4 T% d* `; c:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/

( N5 l5 `1 ?2 Q, [8 u/ [& \:: Tested with the following:
:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/4.9.1/threads-win32/seh/x86_64-4.9.1-release-win32-seh-rt_v3-rev1.7z

:: Set this to your Mingw64 top folder, where you extracted the above
set MINGWPATH=p:\mingw64
4 `3 o1 g8 D4 ~/ m  e
7 x) A* q/ R% G% U5 r! v3 M% _:: Leave these alone unless you know what you're doing.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
4 T1 J' C6 A; T4 R; y! e, Uset PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs
. w( }: R1 k+ n+ }4 D/ B
:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
5 }5 _+ Q( p( z% @, J:: static libraries so you can link statically to them (see the
/ O" v, q6 ]' q8 J' R:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
5 r( H: Z0 h, U* o# }rem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
9 S* n/ R3 q) g9 }rem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
/ W. x, a8 x/ x& [/ Drem set PRELINK_CMDS3=...
$ W. ~) c% s( J& g
:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
:: (e.g. upx compress the output .mex)
rem set POSTLINK_CMDS1=upx -9 "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
rem set POSTLINK_CMDS2=...

:: You can change these if you really need to.
set COMPILER=g++
set COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
set OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
! |% }6 a/ k- D. m/ Bset NAME_OBJECT=-o

set LINKER=g++
set LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas
9 X- S- A4 N4 ?2 [2 |/ y
set LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
0 Q+ ^1 L" u. ~3 H0 ~2 J2 Dset NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
' a3 C0 f- M7 h! ?( n: B

, h8 S* I' _& F6 [1 s* m* \:: EXAMPLES
* V* i8 P( p: T% R4 `:: ========
( Z# P4 C1 z8 K8 Q' `
6 ^3 ^' w1 }8 ~:: You can compile simple files using "mex file.cpp". To support more than 2^32 elements, use
:: "mex -largeArrayDims file.cpp" ... use this by default, unless you know what you're doing.

:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp


选择编译器
) R) U9 P! V- Y" ^7 Z3 j  S

• 查看可用编译器：使用mex -setup查看可选择的编译器，如果没有需要自己安装，如果已安装且只安装了编译器Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++)，显示如下结果：
  
• 选择编译器：使用mex -setup lang选择编译器，如mex -setup C++选择C++编译器，如下图：
  
• 如果你也按上面TDM-GCC（gcc/g++） 中讲的方法，配置了TDM-GCC-64位的编译器，那么，你会发现结果如下：
  
  

刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
" A2 L) N* M" a% l  ?! Z      
; O$ F: n! d6 ^1 w" ~" wDT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！


编写c/cpp文件
" ^( t3 ]9 H5 N. G! F0 U. }与普通的C文件的编写有两点不同：
( @# v7 z( k9 y1 ?9 O
8 e  y% M" X/ g; U1 g

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  - g4 R: [! S1 [) d- d: S

7 Q6 P0 Z5 Y0 ?# e5 W
下面以一个求和的例子说明：

, W6 B) g- _. W5 r, K+ A#include "mex.h" // 使用MEX文件必须包含的头文件
' Y" Q. |0 ]+ s1 z% T// 执行具体工作的C函数
double add(double x, double y)
{
, a# P+ d! Y% K' }" U) u7 D    return x + y;
}
// MEX文件接口函数
+ {3 C4 A! |* q. qvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
7 P1 v$ I. _4 M$ w{
. H7 l4 |2 W& J    double *z;
    double x, y;
* M1 P- k0 q; }' x: r1 ?/ k, D    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
    *z = add(x, y);
  |- P- I- t9 D}
% L: d- G* W& `  n9 E3 V

Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
( |9 |8 K# x/ E' t! e( V. }7 J0 V

# x& n% ^+ O* G5 E- ]5 \在Windows上编译后生成mexw32和mexw64文件，在Linux上编译会生成mexa32和mexa64文件。

mexFunction函数介绍
3 A! a; d! ~0 q9 [7 NmexFunction函数接口如下：
8 J+ X3 C* `' y5 P- O" Q- X
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])

可见，是没有返回值的，其实是通过指针数组plhs传递的。它共有四个参数，即左边的输出参数及数目和右边的输入参数及数目，具体参数意义如下：

参数                  意义                          英文全称                 类型
nlhs        左边输出参数的数目        number of left-hand side        整型（int）
plhs        指向输出参数的指针        pointer of left-hand side        指针数组
nrhs        右边输入参数的数目        number of right-hand side        整型（int）
prhs        指向输入参数的指针        pointer of right-hand side        指针数组

  P6 U* o/ j1 |/ [! }8 I- |9 f详情参考：

• Matlab参考-MEX库
• MATLAB中mexFunction函数的接口规范(转载)
• Matlab与C语言程序的应用编程接口
• matlab和C/C++混合编程–Mex
  

编译多个c/cpp文件
假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
: J0 U. W7 c9 _! D$ i" U可以使用如下命令编译：
) [5 o# F* t  K8 m
) n3 r0 C& K  X: ?" [+ i  N* ]8 b0 U* _mex C.c
mex B.c
mex A.c
4 X2 P# ]2 K3 E$ A' u
: R) m; e" H$ L或者

: C' B8 }+ k7 \( I' ?mex A.c B.c C.c

$ V8 j9 H& {- s$ \+ c


/ c% X! m1 J: g
& E# q- ^7 a% P/ p" i: \6 s

NNNei256

先收藏了吧