Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
Matlab混合编程
# _* M! A: @8 U) Q/ e2 l! i       下载与安装编译器
              Microsoft Windows SDK 71CC
              TDM-GCCgccg
+ @( p6 s1 I3 i- f% q                     For Matlab 2015
+ ^( Y# t  K3 Q1 f( h4 C( C                     For Matlab 2014
+ B% |5 E+ Y3 v) a) y" n              选择编译器
# L! O, ]1 l" V3 ?% `              编写ccpp文件
/ e1 R+ f" Q+ B9 [                     mexFunction函数介绍
              编译多个ccpp文件
% s# Q- \% R( `+ r0 A3 w" B! Z5 }

1 f4 w& e" \( i  t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。
1 Q: T& W) b/ \
( h( [3 i9 q2 C) _7 @

• 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）
  

2 _. r; ?; z% b; u! ?9 ^2 B
6 k+ ~" b( B  H. F" `" J3 ]7 C
; ], C7 K. D$ v( c; zMatlab混合编程
* D2 f! R" i9 p( Z1 {5 E下载与安装编译器
Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++)
+ m' m, \$ P& `" H5 p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。
) b- |# y( F' Q, f' i& Q3 n) s
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。

TDM-GCC（gcc/g++）
For Matlab 2015
2 [+ T  R7 w, i  O+ [+ OMatlab 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。
. d/ M& }8 k5 y: u8 M6 ?0 L2 `
% L* W& e  t& u) v7 n: n7 U4 N9 s5 U

• 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" C& ~9 D0 w. q  ]' Y. n

- K- t) S: l  ^5 D; ~
- g9 m& n3 ^% q& P$ ?0 G

• 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：
  - \) Y6 S% `4 `  |( I, Q, v

3 R( s1 Y: w6 Y8 m. r; G  ]  L
6 f. X, K+ t2 w3 D
) i) D* Y4 ^* W0 m$ C1 m至此完成！
5 ]  f; g+ E4 |+ F% {* m5 p, `
% r" N0 J# S( VFor Matlab 2014
如下文章针对于MATLAB 2014a。

. L9 b3 @% g' Q$ d! w0 Z0 W8 f, n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。
" Z' I) o) Z. Y* C" J* x' B0 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：


最后的战斗：
$ E5 D8 q0 w& b" B& N5 G% u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：
; ^+ x1 U: n. C5 ^' W' P9 s5 z) K
, n. w# i0 o' n! q& b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）：

& G* I8 \& U" J2 O5 T$ n- w%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\
0 z3 R! g# ~9 L/ U6 N! d
下面是代码：
& f" {/ z6 {0 i( O- i
@Echo off
  N9 W; @( L3 ]
. L$ n, I2 m$ x:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
::       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
::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
::       to do fancy stuff.
# ~" F. d# `- n  U2 y6 q
' I; l4 o  {# V5 v4 M! A" w:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
  K6 g/ g& b* x" l+ }6 w' d+ q:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/

8 l0 e3 g. `* d! Y9 ]4 x, 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
! [6 z) O2 `6 f3 ^2 w. s2 F/ `set MINGWPATH=p:\mingw64

) d! E4 ]4 {" ~0 o5 s2 @:: Leave these alone unless you know what you're doing.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
& p7 L) H1 h7 s/ I3 i, cset PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs

' [% G! A. y- O- X:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
- \# x/ X3 E2 j$ M& H( m:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
- x( E5 |: L' ^% Y- t$ M:: static libraries so you can link statically to them (see the
/ {9 p6 u8 t# j2 L# z1 p3 i, G3 v' O:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
# c# B1 u, r5 N! frem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
rem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
rem set PRELINK_CMDS3=...

% D! s  B$ r& @5 M; \:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
9 E1 `3 |. {  ]* A' j:: (e.g. upx compress the output .mex)
, r% y( G7 q) ^1 ~/ Vrem set POSTLINK_CMDS1=upx -9 "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
rem set POSTLINK_CMDS2=...
1 n; F) y+ u7 G. V% o/ c
:: You can change these if you really need to.
set COMPILER=g++
2 `( n7 O8 `3 fset COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
set OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
' B1 ?$ M+ }, I) l+ mset DEBUGFLAGS=-g
set NAME_OBJECT=-o
' m6 e, l/ A$ G3 ^: v+ M  y: f
" R9 x; W$ s; `1 h* Y; @& uset LINKER=g++
; A  P1 k9 P$ m/ \0 kset LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas

set LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
- R' o4 y9 I0 P5 Aset NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"

4 l& u1 r  F4 b& F
5 m4 _, b% y/ S4 V5 L& a  p:: EXAMPLES
9 O/ E1 T; ?5 u2 a2 w2 h:: ========

& X0 |3 C2 F9 ]' C& y' Y:: 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
( T& r8 c2 v3 w: ~' ?

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：
  " ^# m5 o, l) b- N. `
• 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：
  7 N; N3 u0 Q2 t/ ~& M* Z* {# Z
• 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：
  
  

0 D. v  t1 v  v% \: n' }; m2 k刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
% s9 x0 K2 o# N& W& F# x8 @6 S6 Z      
DT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！

1 I. O' U6 K4 \. @1 T
. r) N% Y/ N( U- z* F1 i& {8 Y- y编写c/cpp文件
7 t' P% `" {' |8 a# P8 _; A与普通的C文件的编写有两点不同：
# _( V! ~# w+ |( l

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  

下面以一个求和的例子说明：

#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)
; r8 j; n* C. Y' v" H$ m6 o& m{
    return x + y;
}
7 r! h+ Z( j2 y6 {$ @: {' h// MEX文件接口函数
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
    double *z;
    double x, y;
+ O) Y7 ?1 V$ i6 o    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
    *z = add(x, y);
7 ^7 D* g  {  U4 B) z, H0 n3 m; I: c}


Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
) d  {+ _5 ~0 r/ j# O7 m  J

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。

, F8 f% H( s+ V6 emexFunction函数介绍
mexFunction函数接口如下：

1 ^  Z, G3 K4 {+ G1 V9 \6 m' ^% fvoid 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：
; z7 |/ t  V2 A  _9 E( O0 \7 A% H
参数                  意义                          英文全称                 类型
) l9 [, k' G, x# e/ u. fnlhs        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 {5 T7 ?. \* U5 J/ bnrhs        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

* y6 G1 F3 W' k0 Z% U详情参考：
7 r) X' F9 X6 T( ]& J

• 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
  

6 s' o1 f6 j6 x1 w$ @& G! e& a
编译多个c/cpp文件
假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
3 Y6 j$ J) [+ |可以使用如下命令编译：

0 E8 N+ Y! D: y8 K% A* \1 R4 gmex C.c
mex B.c
4 P2 `9 e4 N4 w; a6 u, dmex A.c

或者
  e3 ^6 i5 l+ n2 q( G1 b7 Y
mex A.c B.c C.c
1 f2 }: d2 m! l6 H2 j6 l( T$ P
; R. z+ T. u7 ]6 h+ I/ i+ O
/ s- l1 V# K0 B0 a" m# h: B


4 A$ I! p& u9 n# I

NNNei256

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