Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
Matlab混合编程
/ C. o4 X/ Z4 W" a6 C& H       下载与安装编译器
              Microsoft Windows SDK 71CC
- g" U- B( U# L' U              TDM-GCCgccg
6 S5 N+ D4 C: p! J* H0 b8 o                     For Matlab 2015
! e! l4 G3 r& Z* x$ A5 Y                     For Matlab 2014
              选择编译器
8 x/ |2 v6 `2 k; Q+ ]& B              编写ccpp文件
                     mexFunction函数介绍
              编译多个ccpp文件

* @( o# \# y! f- p# n
; E4 ?1 x2 p# S. n  w7 e说明
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。
. w* [3 g6 E! D. Y* d9 f  j

• 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）
  

/ P! h8 h. ^  _3 D  k
Matlab混合编程
, S1 b" U! }  H& _8 V) O下载与安装编译器
+ E* ~+ H# c2 N: `6 xMicrosoft Windows SDK 7.1(C/C++)
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。
2 c, F" M* m& }( U! z9 T
: E' e$ D3 B3 {) ?8 i& o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。
% z& Y  q  }) k3 _3 m! x. g
8 L; y8 e. n7 i* {9 b7 s7 GTDM-GCC（gcc/g++）
7 w& z& c' p1 ]2 W# cFor Matlab 2015
! r: W5 _/ q7 b9 I" c. LMatlab 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。
0 i+ b7 ~9 `# \) }4 T
- q. Y* V% y/ X- x; f

• 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：
  4 H3 y. r1 W$ \+ P* z% n5 T

3 j- ^& x* y: X8 J5 \( G8 f
+ g4 O+ y6 g/ U! h3 O

• 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：
  

4 X5 v3 O) _0 p/ T) v+ _

至此完成！

For Matlab 2014
如下文章针对于MATLAB 2014a。
& q3 K8 O9 y$ z: N- ~6 f1 _* f
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。
6 a( T8 T9 C- t  |1 u
- J% v9 w9 k( ~) m& U; f根据以前使用经验，安装路径最好不要有空格中文。
, W( a7 V5 J3 q8 I6 W
/ B9 c( l% N8 a4 G* P  M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：

$ W# o2 j& m# V2 N
- R1 U* Q, R' h) X: ]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：

! i& K# o! }- ~, c1 [$ ?) 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。
0 g- U: a; @* T7 f; h9 K  g. |
/ [" H- A/ {! o9 [, g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\
, T" Q1 k" Z) d! x
下面是代码：
% R$ l! Y7 R, O! G
@Echo off

5 v8 I) |8 ~0 Z8 ~3 J:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
. Z- [9 @0 x1 P: ^& @  j::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
( G9 s% {) ^) n2 ~& s9 D::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
4 [- Z$ U& }: c. W5 q! h7 z::       "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.
7 P1 \) O& U% B! j0 _$ h
% k6 J0 V( I0 B+ [3 c, y; @- t) E:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
& _# }9 N9 [0 d* L0 j4 b# o:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/
9 J7 S* T' y: g0 M- k  V3 `
' f7 k! K# T9 z" X:: 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

7 ?6 T* M6 h" K5 z$ s& y, E8 G:: Set this to your Mingw64 top folder, where you extracted the above
6 H- B% c2 V* Z) n/ M; g+ Dset MINGWPATH=p:\mingw64

. p4 B9 I/ ?9 I. C:: Leave these alone unless you know what you're doing.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
set PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs

:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
- g3 h4 c' t; ~7 x: K:: 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
  [  V2 R( K( ]% `:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
rem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
8 m5 S7 n3 B  M9 x7 Q+ prem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
# N9 c" K1 E# b/ Q- U7 urem set PRELINK_CMDS3=...
) ]9 J5 ?. T9 {! V7 E- {" _! W4 t
:: 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=...
- I- Z. i' G7 G4 q) j) n2 O# {- m
' U/ H3 @3 ~+ u4 F* d:: You can change these if you really need to.
" ]8 r: ^2 g+ \4 X5 _( |! `set COMPILER=g++
3 z9 D  R$ O' a1 ~+ gset COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
set OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
/ ~' G2 U! L! r5 S5 J: i2 Sset NAME_OBJECT=-o

% s  H1 G  z7 K" V/ X, O5 Yset LINKER=g++
4 j5 D8 P: e2 @% G2 oset LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas
( q) x3 K- p- ~
- ^0 N+ I' H! T  `set LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
* C% P( _! N! P3 G. ]. e% k4 Fset NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"


- T2 n3 o/ s& v5 q% c:: EXAMPLES
:: ========

& w6 E7 B3 T, O* U  T: M2 f+ \; D, u:: 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.
! J6 s3 G- ^, e8 q7 o
:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
" l: S8 N5 R- d' L! U$ \: Y) Q3 B:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp

  B' ^$ H$ r$ {+ f! i8 Z! B) k+ D- A
( n3 P! ^, K8 X9 u选择编译器
2 r  Z1 M0 f9 c! n" t# q5 Q" K

• 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：
  ; \& ^" t6 c3 ], ^4 G
  

& c# c- D( z9 r2 Y2 h+ |2 l
刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
7 y$ J' Y! f& E; u  g( R      
% k, l8 e9 e9 {. ]: IDT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！

" X" n$ K9 H1 V0 a( H
编写c/cpp文件
, n  V& m* m1 v- T5 j; n与普通的C文件的编写有两点不同：

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  0 c* f* {/ d4 t- [4 A

6 h3 T3 Q0 s% }8 l" S$ u
) {9 o" Y4 l8 l/ `% I! P8 i下面以一个求和的例子说明：
& L6 A+ p5 k) p3 [
#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
' H4 q6 S8 B! tdouble add(double x, double y)
{
5 l: c: o/ L( G% X. k3 u* E    return x + y;
) {; P) b3 ^& C0 K4 C7 B: e}
// MEX文件接口函数
& h4 A7 H  X4 O# `8 n( }( Rvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
7 [! C, {# Z$ O1 R. ^% K; P- F{
    double *z;
    double x, y;
$ o4 M8 j. `% z! x: S    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
: y! R, O9 x+ q) Q1 u  n    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
    *z = add(x, y);
; Z9 h7 v% k7 o) ]% m: J. M2 o8 r}

6 I, g, M3 V- w1 c. o6 }, ^
Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
: I6 Q6 z- ^0 m+ E/ {
9 y. q7 ]) M8 f  a  ~
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。
9 F0 J) T- j/ W* F( U
mexFunction函数介绍
mexFunction函数接口如下：

" Z' c$ U! ]; j: c4 l' ivoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
# Y% {4 O) ^+ z& ?  b, T* u  }% g, n
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) l% a* C3 `* C$ ]
, B  ?* `" G' e. o' A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）
. R- V' _: S+ nplhs        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）
  X5 ]) t6 h: O- Fprhs        指向输入参数的指针        pointer of right-hand side        指针数组

5 a5 X8 e) L: C' _详情参考：
- n" [1 ^2 _. \* ?
8 \- G5 c  Y+ j! `9 L5 H

• 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
: g- o+ _, ]3 f- ]: U假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
可以使用如下命令编译：
6 x' c8 z: j* I4 k) b% t( C
mex C.c
  H* i5 {- G2 P1 Pmex B.c
mex A.c

或者
+ h  n0 d/ j. T4 F' a5 i; O
mex A.c B.c C.c





" @- {% N( I; @2 h+ w- f7 P+ }
* \; V9 i& X/ G

NNNei256

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