Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
! ~: t" N4 p" N" \/ G  a* p9 [Matlab混合编程
       下载与安装编译器
0 z3 t3 ]0 f4 k" S              Microsoft Windows SDK 71CC
. [4 X+ W& R  ~7 z, F/ W( g              TDM-GCCgccg
                     For Matlab 2015
                     For Matlab 2014
* {7 K, t+ t7 L5 M  q              选择编译器
& O* I" m9 p& J9 c" w! s/ S2 c6 B; k/ L              编写ccpp文件
8 c; r0 |- M1 Z5 v4 ^                     mexFunction函数介绍
/ \7 g$ ]- _& M$ r              编译多个ccpp文件
. R" S# i5 K+ r9 I

. }; `( k" q* G7 j- }1 W说明
, R4 Z+ |6 D/ R% R2 D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。
! w8 r2 M$ A* w8 ]' L

• 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）
  # V1 u9 n+ x' ^) j" y  {

( B  `+ z1 A8 \: U4 n  g: u
" a' P! q1 `* x
Matlab混合编程
下载与安装编译器
8 n! ?) G0 Z% a8 ]Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++)
) A+ ]5 A- h  k* N, O& G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。
/ ^+ j7 h  L/ _+ x0 _
* H* a9 E0 j' g) H( n& I: j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。

1 j  M* ?9 @# F  b8 BTDM-GCC（gcc/g++）
For Matlab 2015
2 F; y( S: ?$ f' O" V( ?" aMatlab 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。

( G$ E/ [& r  S- }: B

• 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：
  ) }. A5 F  `5 H' O* |# H

; _9 @- z: {; Z& v

• 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：
  6 z" o3 g6 B3 ]5 B- g# ~

至此完成！
) i9 z3 Y8 x( N: m% h$ c3 f
For Matlab 2014
如下文章针对于MATLAB 2014a。
  F9 M# _, ]7 D" v+ l* d" K
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。

$ }( w4 M* B( R/ g( q+ y8 z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：

, A+ a! F. t. a- M
! r/ G$ H2 C( ~3 V最后的战斗：
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：

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。
- n3 Y) ]$ m% u7 `' _1 g+ g8 E& u
, k0 ~! \& B- e  E, C: K" c' R2 `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 f7 j1 J& `9 b/ N; f) P
. C: n1 @+ P: j" Y& n下面是代码：

@Echo off
; H- L; |3 D4 b( O. D( a/ e; M
& w9 x4 p2 Z, K+ f+ T( ^. f:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
: k) ^/ x+ h7 |  T* |::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
2 o* ]5 e+ }4 W5 g6 r::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
8 ~: [! G* `$ i& g$ ]% a8 l9 N::       to do fancy stuff.

:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
' E, h5 L0 |# l* u, y; W" z:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/
7 x7 w. ~8 a+ m/ _
:: 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
% e5 |4 Y- S0 x* j; [( S( G
:: Set this to your Mingw64 top folder, where you extracted the above
set MINGWPATH=p:\mingw64
& D4 s3 P7 n' M% \6 ?: o
3 u. T7 e. C6 p( L% O. M* d4 r:: Leave these alone unless you know what you're doing.
3 ?2 }5 w5 ?5 }4 @3 L- kset PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
+ _/ x6 u( u$ l- a9 G8 \. ^. @set PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs
& ~% i( n: e% k9 X% X! ?+ o
5 P( g1 c# P' j: i: y5 n:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
3 Y' V7 l6 V. R/ C7 x! P2 D:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
:: static libraries so you can link statically to them (see the
1 q/ S" a/ i  m- H4 K. k; W:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
rem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
! {- b" g% X& O0 y9 i, M2 irem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
' w0 h; V- s$ \: z5 Jrem set PRELINK_CMDS3=...

3 i. S, m2 ~3 r2 ?% P% [:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
:: (e.g. upx compress the output .mex)
3 `, z( L- c  n# }2 |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
set NAME_OBJECT=-o

( O* m7 B6 r8 j0 V" K! M! Q3 a8 Zset 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
( l1 b4 q. M; e1 A
3 x, z, t3 s9 S- vset LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
set NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"

$ u5 l) O4 y! @  v
+ I6 Y9 U0 p0 O4 j7 O( a$ Q! U:: EXAMPLES
+ {2 X( _. ^: {1 `  o# L:: ========

:: 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.
+ B) x3 O9 t* m9 J* n  A" V5 D
:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
9 L' |6 G' X# r:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp

/ J! h* X( F! D+ X2 K2 T
选择编译器

• 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：
  
  " D, V7 [7 S6 B( w

$ f% }, i: e% ^# v- j
; J. f+ ~6 f) e7 Q% c刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
      
DT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！

/ `# ?6 Z2 _. A3 v- O
编写c/cpp文件
5 j1 M4 t5 F# @! ?与普通的C文件的编写有两点不同：
3 e1 j) d4 ~* p! h, d

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  $ t" l9 r0 m) E0 {7 @, |

8 E4 V7 C# [! v/ H- v下面以一个求和的例子说明：
1 i! |4 H2 ~1 I" b
#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
! U2 e6 p5 V7 n, Z2 N. J4 tdouble add(double x, double y)
{
7 A, L! i# y) v8 r    return x + y;
0 b- H! B! [2 N, v0 Q& ?" A& J}
// MEX文件接口函数
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
% M. e( J# b$ `2 `    double *z;
7 S: d& l, S$ K& C4 F. O; y    double x, y;
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
' c7 d: F  t5 c! B! ]    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
) j, g. [& Q' D8 }7 Y* Q& r    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
+ k2 j2 f2 o5 V7 V3 e- ]) P    *z = add(x, y);
1 l( C: Z: \, Q3 c( S/ r}


Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
9 i3 f) W$ T9 K/ g5 {* W& \: k
* e" s# d' p; S; u9 [9 {
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。

3 Y1 a8 M. b4 e; T! GmexFunction函数介绍
mexFunction函数接口如下：

* P/ E9 N& j7 svoid 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：

( I: N2 p- e& A3 N% Z- I参数                  意义                          英文全称                 类型
& j! }+ K4 ^1 F+ j' Y% k7 @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
9 L! ?) S( K4 R& I6 C7 a6 xnrhs        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

详情参考：
0 ^! d2 ^7 F! W5 w
# Z7 [5 e5 W9 l1 s  p

• 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
  

4 p4 N$ k- t+ p4 t  g
编译多个c/cpp文件
假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
& Y0 W9 ], v5 L可以使用如下命令编译：
  F& z8 r: t- _( N8 q
mex C.c
' N' r3 a2 i, C1 ~! Bmex B.c
mex A.c

4 c( C; R9 a  b# X5 u4 C* e8 G6 B或者
+ X3 f" `2 b6 R6 H7 G
) _& B5 b( w: qmex A.c B.c C.c

6 V$ a' A% D. ?' ?' B5 N5 @# \
: t" m: K5 O$ u8 g3 M2 g  ^; o# N
: w; k; B; G6 G: i  |" X) M

- s3 @5 s9 ^/ j, i1 `" s
$ O; @  F$ V9 ^, Z& T

NNNei256

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