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matlab与C语言混合编程

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  • TA的每日心情

    2019-11-20 15:22
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    [LV.1]初来乍到

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    1#
    发表于 2021-2-7 09:57 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    x
    : ]+ d. ?6 {3 x& ~% ^3 ]2 ^
    用C编写mex程序& ~; W5 v; t, }
      大家都知道,matlab是一种解释型的编程环境,也就是说,跟以前的basic一样,是读, F; B! Y/ Q: v, a( D0 b
    一句执行一句的。这样做可以很方便的实现编程过程中的交互,也免去了麻烦又耗时的
    / }! t" d5 i& m; n. i) Z编译过程。但凡事有一利必有一弊,matlab在执行时速度慢也就根源于此。在matlab里
    5 G* i2 j  D- J$ D% Z, W  G* V: S  tic
      A( C( C' B+ {  H- C  for i=1:10000; q2 x7 v) ^  [3 F& z) K
      b(i)=a(10001-i);0 `  i! [9 c7 Y7 S. q8 z3 q3 v
      end
    ; \1 K- Z9 d" p8 ?' k; ?  怎么样,是不是很慢?
    0 \: }: Q. ?. j3 D  你的程序里如果再多几个这样的循环,运行速度就可想而知了。
    7 G: s- @6 d0 E! b  上面程序的功能是将向量a里的数据逆序赋给向量b。下面的程序可以实现相同的功能
    . o% d0 H; h% A/ [9 e, F  tic
    ) u' k5 B" W/ C- @) N: q6 P  b=a(10000:-1:1);0 F& K1 v( j/ S' `! n5 c
      为什么这个程序运行速度就这么快呢?这是因为matlab里的基础矩阵运算函数,像转
    , C' p7 @. D  S$ Z- Z* b! r置,复制等等,都是以二进制程序的形式存在的,运行起来速度当然比解释执行10000次
    5 Y) h. j, r$ Q  所以编matlab程序时,应该尽量避免用循环语句,而使用等效的矩阵运算。虽然这样3 [% w: e% B- o# N$ J
      但总是有的时候没法找到对应的矩阵运算来等效,或编出来的程序复杂得让人没法修
    + ~  o6 I7 Z- A: X# A4 @5 K0 ]$ E  简单地说,mex程序就是根据一定的接口规范(mtlab提出的)编写的一个dll,matla
    ! o  A* A/ v7 U$ d: z0 E! y比如我编了一个mex函数,名字叫max2.dll,那么只要把这个dll所在的目录加到matlab
    ( {+ g9 U+ @& S5 @  F的搜索路径里(用addpath),就可以像调用普通matlab函数一样来调用它了。因为把
    : K! D! ~  ]: Q% G3 j7 }
    ) E! g0 o1 W- M' K循环体放到了二进制程序中,执行速度快得多。8 m0 \( [5 c7 Z9 W

    / C8 `1 z; X; E4 M; w  {& ]$ h  t/ O  K* T* I/ k* F3 [
      Mex文件既可以用c,也可以用fortran来编。因为我用的是c语言,所以下面的介绍都5 R2 l7 q. T2 F4 O0 v
    ' D& P3 d6 K1 G. y9 c
    是用c语言编写mex文件的方法。如果你用的是fortran,请你自己去看Apiguide.pdf,里
    6 }; w+ E6 y9 v8 ~+ y" V9 G( {% v
    * Y) P+ J7 D% Q面有详细说明。8 s0 x4 t/ A- }/ p
    3 \( p5 ?6 M$ d$ o7 i: I
    前面说到通过把耗时长的函数用c语言实现,并编译成mex函数可以加快执行速度。这
    - x3 G1 S9 [+ Z  Matlab5.1本身是不带c语言的编译器的,所以要求你的机器上已经安装有VC,BC或Wat
      z, a; \+ l1 e& s2 P$ ~" k" A. ^. Jcom C中的一种。如果你在安装Matlab时已经设置过编译器,那么现在你应该就可以使用0 ~4 o3 d: f. Q5 ~
    mex命令来编译c语言的程序了。如果当时没有选,只要在Matlab里键入    mex -setup
    ) [& D# m& o$ L: k' u,就会出现一个DOS方式窗口,下面只要根据提示一步步设置就可以了。由于我用的是w+ H7 U/ l7 C3 B3 y' u! M
      听说Matlab5.2已经内置了C语言的编译器,那么下面的这些可能就用不着了。可惜现
    - n% _) v. g; C. y7 V! d) F  需要注意的是,在设置编译器路径时,只能使用路径名称的8字符形式。比如我用的V
    " j9 k8 W6 c% ?/ DC5装在路径 C:\PROGRAM FILES\DEVSTUDIO下,那在设置路径时就要写成:C:\PROGRA~1. _8 z7 e' m9 R/ y
      这样设置完之后,mex就可以执行了。为了测试你的路径设置正确与否,把下面的程序) `$ T, P$ V6 ]# q* f
    存为hello.c。! P) y% x% j2 {9 @8 Z& @

    ! ^0 N1 N; S; D  I6 V  C+ C( u- }. X* J0 ?
    #include "mex.h"
      N6 h4 Y0 w" s/ f2 \, o
      M* S  z- f7 N( F9 Pvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
    6 }" @( a% R( R5 C
    " |+ m( x8 v6 q3 y5 e2 T* Y% p/ h- n  i
    {
    9 h5 w9 c8 |, f/ [) ?, k' F5 h0 h3 s! Q3 g) [2 D  A0 f4 ~
    mexPrintf("hello,world!\n");
    6 G% S. S% m: H8 w1 f# E' K1 M3 r5 M! p' J3 K9 U
    }* u$ G* @; L4 N% n- l

    3 O) T6 ]1 a8 T/ v* b& w3 v; t3 c+ v) z2 }5 D5 a
      假设你把hello.c放在了C:\TEST\下,在Matlab里用CD C:\TEST\ 将当前目录改为C:\. j& Y, n- @, X/ H7 H1 S

    % P1 u. R$ O. U4 P. w* i, d+ rTEST\(注意,仅将C:\TEST\加入搜索路径是没有用的)。现在敲:
    + W7 F; y, w4 Z  v5 h# I1 J) a# o0 q# f
    * z5 G. v* e0 M$ _1 x$ {/ s, D1 |2 M  B
      mex hello.c: p  _, R+ h/ r  Z) m$ e/ O/ f1 u
    % W9 ?: e. N" p% L! g, R- }% N9 @

    . S& ]. f) ^) O0 F% h  如果一切顺利,编译应该在出现编译器提示信息后正常退出。如果你已将C:\TEST\加
    3 C% X6 Q% _2 h7 H/ z% }3 s7 I+ y. K" B
    入了搜索路径,现在键入hello,程序会在屏幕上打出一行:
    + i7 \7 r) h  ?$ u2 ]$ F) X, C# N+ |' \, W6 G4 O6 m1 D" x% r
    6 B  r, h, f  Q8 B$ l3 D
    hello,world!5 N3 r1 L+ g' \3 y

    9 w1 m3 t" W/ i- E! d
    $ n7 a+ u4 {: R( w9 \, O  看看C\TEST\目录下,你会发现多了一个文件:HELLO.DLL。
    " j# r$ _  v: D" ?- E$ s3 ]
    & g% X! |% |4 \0 N! D$ o* t8 o1 A/ [& b5 e3 o6 g6 s
      这样,第一个mex函数就算完成了。怎么样,很简单吧。下一次,会对这个最简单的程: ~, u0 t, k, ]: P" d$ u3 z
    6 g, e6 v& _2 z  w
    序进行分析,并给它增加一些功能。4 c" D' Q, _& Y* Y" U- B
    分析hello.c,可以看到程序的结构是十分简单的,整个程序由一个接口子过程
    7 ?; `" c5 a, T9 e" NmexFunction构成。前面提到过,Matlab的mex函数有一定的接口规范,就是指这
    / y, h  F, @  v) m  e8 znlhs:输出参数数目
    0 J7 y" u3 m8 k. T' K9 bplhs:指向输出参数的指针
    6 j* X% c: w& Lnrhs:输入参数数目" L7 M+ X& o7 S1 V3 `% g
    例如,使用 [a,b]=test(c,d,e) 调用mex函数test时,传给test的这四个参数分别是2,
    ! Z  \8 d* m" l/ h3 i7 l& zplhs,3,prhs。其中:
    - g+ ^# Z7 ~- u( x  X" `prhs[0]=c/ j9 u! E* Z6 B+ Z7 I" E5 ?( y: I

    $ i* m1 _7 q) N; r$ G, mprhs[1]=d
    ; ~& J& z& I; Y7 u- |3 C, \5 X$ `" I% a* j9 E% h
    prhs[2]=e
    3 O- }! X) _0 J' T$ f6 E
    8 p$ N" O2 C4 X0 @* K7 o  f3 i: Q当函数返回时,将会把你放在plhs[0],plhs[1]里的地址赋给a和b,达到返回数据的目2 C7 y# b! M5 i% l

      s0 Y  s3 H0 o: D5 M3 m2 k+ F1 U的。
    # U4 v  b' E0 T. S, G, R  h
    8 A2 [; X8 F8 D- K  o1 m" Y+ K7 l; v! g% d% G& K* Q. v! v+ N
      细心的你也许已经注意到,prhs和plhs都是指向类型mxArray类型数据的指针。* z5 B, {& Y# _- m
    . w& {* Y$ N  t; O
    这个类型是在mex.h中定义的,事实上,在Matlab里大多数数据都是以这种类型存在。当. D: G5 e3 G, B7 k

    8 V, f! w8 ^5 D, h+ |/ X, d然还有其他的数据类型,可以参考Apiguide.pdf里的介绍。
    ) u  J$ o" g1 O
    4 W1 ^! G7 s2 ?% S! z2 T7 n7 \7 |, c% z
      为了让大家能更直观地了解参数传递的过程,我们把hello.c改写一下,使它能根据输; w; t& i% _1 _8 O2 c) w- J
      \' z- j1 Z0 y) g: v5 g4 I
    入参数的变化给出不同的屏幕输出:
    ) T; b6 {: M5 d, Q
    3 y  T6 k5 F' k2 v% \5 s( m' ]7 N
    //hello.c 2.0" B! T- R$ f2 f# k
    # K# ]& C3 ]4 C2 P+ B

    . d3 `1 y4 T0 J% P#include "mex.h"
    & v4 _# w/ s7 Y( n. y1 f
    / {. x0 m! B2 G6 G1 |( Nvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]); L0 V* s/ c; g2 W* Q. ?9 F

    + U: k" S- P) l0 i9 a% Q5 F{
    - n" Z: }( J7 u
    0 n6 o& i3 K) Q! ~: a3 C" j  \int i;
    * I, w- n* X. }% r" J( F% v5 X- r5 C3 O+ M
    i=mxGetScalar(prhs[0]);
    ! `6 k  P$ C9 |; O' C
    & }+ Q% a6 n) o4 R" D3 wif(i==1): }8 ?1 `+ ~' t0 h5 y  A

    6 Y+ m/ R; `! E+ f  mexPrintf("hello,world!\n");
    ' A* E0 b2 J# s7 g' T- v& o1 A. C2 m1 w5 L2 l
    else
    3 p) w  ^! `3 [0 b2 w1 I
    ' a7 b( t5 f9 Q6 ~, m  mexPrintf("大家好!\n");- V  O8 G  c3 n8 B0 T& V
    ! {. T8 N, A) [2 H- n, n6 E
    }: \+ [1 e' ^: y2 X# I7 h

    1 H6 G' r! f; C! i: s$ d0 C' F4 F0 G" n: ~1 s
      将这个程序编译通过后,执行hello(1),屏幕上会打出:
    2 H! `3 n: y" {8 Q: Q4 V+ ~  d8 p) F! d4 J- t; a
    hello,world!; M7 U* c; C8 F- }+ A6 p

      T7 ?* d) s* |  而hello(0)将会得到:- ?) V2 z" F4 y" w4 D. U" ?+ }3 p  y
    : `) N/ Z  M9 M" T1 O; ^+ e
    大家好!
    8 _- k4 ?0 Z  X5 U, J+ `3 ^+ Y

    4 L5 |2 s6 [! g现在,程序hello已经可以根据输入参数来给出相应的屏幕输出。在这个程序里,除了用
    7 |. N5 }) S/ ?6 q" P4 s$ @3 X  z$ r. C: W" ^
    到了屏幕输出函数mexPrintf(用法跟c里的printf函数几乎完全一样)外,还用到了一6 @) F) L' m1 V- z. w) E
    & ~  Y# l1 a1 O' K. x- a- }
    个函数:mxGetScalar,调用方式如下:
    % a2 ?1 \5 v1 |$ U
    . e% t  B/ }/ S% Ti=mxGetScalar(prhs[0]);3 d1 W$ G5 l+ d5 A/ g( b  z
    4 O2 w' B3 u. \6 a: {
      "Scalar"就是标量的意思。在Matlab里数据都是以数组的形式存在的,mxGetScalar的5 d: E- i  r0 u; y
    " P: y" n2 S7 L/ @( m
    作用就是把通过prhs[0]传递进来的mxArray类型的指针指向的数据(标量)赋给C程序里
    4 i0 u: e; y* m$ s* v! O0 l2 m. r( K* J* s  n# l* Z
    的变量。这个变量本来应该是double类型的,通过强制类型转换赋给了整形变量i。8 A+ S6 N: K/ E: k

    + E( r" W1 k* I0 |3 p. v% U* S, C- f' A4 u# x5 I# _
      既然有标量,显然还应该有矢量,否则矩阵就没法传了。看下面的程序:
    5 |- x, l+ m, D8 D( K6 U) z( K6 J  a; k0 g
    + Y8 G+ [9 q: R& ~' t: r
    //hello.c 2.1
    / l; A% P# _3 M9 g: [& t7 g
    * D! Z3 j6 M1 ^+ w' w
    4 |( i* m" a0 M, h: Y* d. L2 H#include "mex.h"
    " A, s( q+ ?! l( O1 G7 u! r
    7 q% D7 N" `5 S* G) d9 i$ V0 y+ Mvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
    7 V. X% D2 D) N7 {2 `' ]* I: R# |; {
    9 C6 c7 k0 p( f% s$ K, f$ x     int nrhs, const mxArray *prhs[])
    " n/ b# q2 @( D5 ]. {# @& g# v0 N9 k
    , a- G4 ~  b# x3 j9 O# \{
    6 m6 z, e5 u' Y# |9 A
    ' G* Z  k$ H1 v7 wint *i;
    / R; o  r$ h0 N3 p9 a6 U9 n: ]0 G2 u$ g" b, Z; b
    i=mxGetPr(prhs[0]);
    ; p4 N/ F6 Z; r: I/ G) f8 i' M
    . @! Z9 U0 f( @if(i[0]==1)7 k) d* Y0 S4 P5 p  \

    / d$ o$ h" b/ j! k  mexPrintf("hello,world!\n");
    ) _- m/ I% l; Z
    ! P0 b: a% o' P) _0 Q$ U3 [% ?+ nelse
    + _0 H. r' Z/ |2 U9 q) S$ K' q
      mexPrintf("大家好!\n");% W6 U, V+ C, [& c- ^

    + w  b5 o) x2 p! o}
    % F5 v1 F- ~5 r1 ^7 M$ u& v/ F0 G4 X- Q3 p; ^" A3 C! c' V. c
    $ Y5 c4 L6 l9 j9 X
      这样,就通过mxGetPr函数从指向mxArray类型数据的prhs[0]获得了指向double类型的; ?6 c* \7 Y: o* O; |/ O0 A
    6 G# S3 v: K% h! U7 x
    指针。; K: a5 q3 L% B9 c' W
    # q* s% m: d) `% X

    . z: N  M' G: N' R) k; z" Z  但是,还有个问题,如果输入的不是单个的数据,而是向量或矩阵,那该怎么处理呢- b/ P5 Q( s% Z& R
    / }; Q2 z7 J  i9 B' y
    ?通过mxGetPr只能得到指向这个矩阵的指针,如果我们不知道这个矩阵的确切大小,就
    # m$ c5 |" m$ s( U/ h, g. h3 \3 c4 ?
    - c6 ^6 U/ A5 p/ C# H' R没法对它进行计算。
    5 h) {+ h6 S5 n. L  c, X0 J# h2 d
    * @7 M5 i! j  ~, y( {( K: ?" u- D+ N+ r$ c+ K; b
      为了解决这个问题,Matlab提供了两个函数mxGetM和mxGetN来获得传进来参数的行数7 r* d% C: o2 b
    & O4 g& g; T* v% w% w- n; c3 b/ u, G! h
    和列数。下面例程的功能很简单,就是获得输入的矩阵,把它在屏幕上显示出来:
    8 ]! W6 U( X( V
    / @. \) U, B. S# o4 o//show.c 1.0
    5 y4 G# S- h6 j  h( s- P, U  S- l) P4 \5 }8 ~: [3 Z
    ' @# X; T/ [  R+ w
    #include "mex.h"
    0 h& [, T. f3 L! w; T% z# S6 J* |- ~* \
    void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])8 C- d) K  a0 c6 S6 y

    3 A& r5 T# T+ N9 {& B6 D, C9 P" W- E" [7 o! B3 x0 k
    {+ S% G, a) k9 ?1 P7 u8 i

    - ]0 P5 n3 |* ddouble *data;/ f0 M7 y: z% y% k& Y" X

    ! V# q3 l$ Y* Dint M,N;4 m" _$ X/ V# l* D6 S/ h1 v3 |
    4 @! @5 n9 r* g. F# S1 S6 `
    int i,j;* Q" f7 n4 x1 ~& ^; ^. f3 V+ ^/ P
    : G4 l" x1 k0 o, h! f. v) d6 C
    : S. {( E" d! d( i
    " b' a' v& s0 H! x4 {6 H
    data=mxGetPr(prhs[0]); //获得指向矩阵的指针, Y. j. ?2 x6 h7 N0 s

    ! ~( u! ?! g% @7 KM=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数7 X; R) U3 }" W" _: ]+ z
    + ?9 Q3 B" a5 C4 y! F- m" G
    N=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数. }0 m! ]0 X8 R

    : ?8 i* k( u8 c1 M4 d' _9 U" b; t, s2 {8 D* {( Q  ]
    for(i=0;i<M;i++)6 p( @* X. j% x/ M  S6 A

    * t, Q4 ]/ A. [. v6 \- f. K2 y' N{
    , Y6 r. f) O) N  F4 K9 J# w' G# R3 U. E5 Z: s
      for(j=0;j<N;j++)
    ) F9 [- {* K. z$ `- C  n/ d0 Z5 {" E5 i& N
       mexPrintf("%4.3f  ",data[j*M+i]);2 A* z2 X& N* R' w
    6 K$ C. {) W3 h0 D0 U$ S
      mexPrintf("\n");+ w* X* l1 [) S% a. s' |

    * N3 d7 i8 B$ |, m3 s% M6 N5 w}
    ( b8 H1 \% ]) l$ E, \/ g
    $ z3 _& u# S9 M- n  C) H2 P% r, I}2 w/ i0 [" {8 t2 p& S

    ) u/ w2 y+ q! C/ ]4 g) C9 w
    / ]- v8 m% y5 V' z  编译完成后,用下面的命令测试一下:
    5 \5 m9 P- R( Q& f& z  i6 u; J1 B0 Z' y

    1 |- L( x9 O) D8 B0 V5 Q  a=1:10;; l- t% D" P6 [& Z; d- T

    : h! Z$ ^! _; J& ^5 ]  b=[a;a+1];
    5 e6 _7 p' m2 h1 b5 Z% S9 E' O6 I3 _& V9 s1 F; A5 A
      show(a)6 p: k' g# u& E
    ) v. Z" H" Y8 V: E5 e
      show(b)
    8 c+ o1 n! l) L
    % H- w8 [8 \6 A# f
      Z7 C  y: e% j& k# w- B  需要注意的是,在Matlab里,矩阵第一行是从1开始的,而在C语言中,第一行的序数
    ! \# @3 G4 L) T7 [" R  a! N4 @- \
    为零,Matlab里的矩阵元素b(i,j)在传递到C中的一维数组大data后对应于data[j*M+i]/ Y/ f+ I( V/ j7 b+ ~8 h! \9 N
    3 H! E' P( G! x0 Z& Y

    * D  c, g: l& [1 F- F3 H% i' ~" C- I2 c5 {4 ]* o
    输入数据是在函数调用之前已经在Matlab里申请了内存的,由于mex函数与Matlab共用同4 Q8 o8 w' ^# t
    一个地址空间,因而在prhs[]里传递指针就可以达到参数传递的目的。但是,输出参数: ~! f0 _( e& {) a
    却需要在mex函数内申请到内存空间,才能将指针放在plhs[]中传递出去。由于返回指针
    + l& D. `  y& ~1 S1 x$ s+ `类型必须是mxArray,所以Matlab专门提供了一个函数:mxCreateDoubleMatrix来实现内
    9 A% B3 l& l" G* H+ o& I! K: V$ N存的申请,函数原型如下:
    1 k% j, O; j- o2 |+ J  ]/ E9 N, j+ ImxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag)& x& C! d6 j6 n0 d, h3 E3 e( z
    m:待申请矩阵的行数
    ) p# y, B7 `( X- a1 ]6 sn:待申请矩阵的列数+ r. {6 d/ s) Y* v" f$ u
    为矩阵申请内存后,得到的是mxArray类型的指针,就可以放在plhs[]里传递回去了。但
    7 O9 E3 I& V- m- ]0 \1 \. R是对这个新矩阵的处理,却要在函数内完成,这时就需要用到前面介绍的mxGetPr。使用4 m% G* _3 ^2 A; l3 }
    mxGetPr获得指向这个矩阵中数据区的指针(double类型)后,就可以对这个矩阵进行各
    . u% W+ }1 u& ~% u0 P种操作和运算了。下面的程序是在上面的show.c的基础上稍作改变得到的,功能是将输- Y$ x# Q5 I3 S$ e) o1 s  `
    7 S0 `/ D. l1 F3 ?/ u2 ?
    //reverse.c 1.03 Q8 s! V6 [" F* b5 t
    - [) e2 L8 }) q' U' |' u
    0 D) W+ P; x- T% r: F
    #include "mex.h"1 W7 h& F8 `  Y& ^6 `) e( j7 X

    & B/ a1 I* O- X% Fvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],5 @  f, U7 x0 B1 B2 I$ h
    * \6 M+ C3 k% b  D& R( J1 U3 y
         int nrhs, const mxArray *prhs[])# n6 y/ k$ d; C- o# }. d# L

    ; `. z) L. R: N! X! P3 y{
    % d+ [- }0 t( B7 Q* w3 D$ h& I5 q- F! a; X) L1 J8 |6 a( Q
    double *inData;
    2 W5 d) F! q9 ~# e
    3 q& B" p$ c. J; ndouble *outData;+ h& c6 S% Q" e/ }4 a
    : z5 x& c. J; b2 Q# n
    int M,N;
    0 @" B! U+ P0 T8 g5 i* }# C1 k
    " k+ h4 A2 N- ]7 mint i,j;
    : g) ]; h  Z5 d( x; V9 y/ Z
    0 T+ ~! i% s3 Q+ `- k7 H  V7 I( D7 s& n/ x) E2 E- F' @! K) }
    7 s0 r1 ]8 g& a( N1 q& \+ G$ p
    inData=mxGetPr(prhs[0]);/ A) X( b. L- U( V2 t, E

    : d: [1 q, _- KM=mxGetM(prhs[0]);0 K  h7 t' h5 ]. I) k

    - \) x: b' |. f+ j9 n5 b. vN=mxGetN(prhs[0]);4 V& I# y$ ], p0 p

    , M6 y8 H# C3 }% B( N- p% C5 K
    3 b* x( \  L: Q; Wplhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);# l# ?2 C9 [( {. L/ C
    5 D0 [9 G, z! v( y5 J7 K8 A/ }* g
    outData=mxGetPr(plhs[0]);
    ! \* k1 c' L. z( w! K% ~7 a* J4 m3 v8 P5 E: Q4 w. ?
    , \5 i/ x. T+ c0 L" }9 o% S  ?
    for(i=0;i<M;i++)
    $ _6 a- d" K, x, q% H. _0 ^% m- O- @$ O+ o( s7 x
      for(j=0;j<N;j++); y# {3 G% M- T1 {* n6 L+ ^

    * H% x, `' \3 N7 D5 z& |6 ]   outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
    0 Y4 \# p* L" s$ {' N& k
    . V+ v: H+ f) k: W. ?8 e}+ }8 X& U" s& r/ k& N( d

    5 p5 p5 j, z5 P3 J# g
    . q' c. h8 I" T$ G: y) O+ _) m; a当然,Matlab里使用到的并不是只有double类型这一种矩阵,还有字符串类型、稀疏矩
    ( T, U+ s% _+ K( \' a
      r8 K& P% Q+ Y1 G8 ^阵、结构类型矩阵等等,并提供了相应的处理函数。本文用到编制mex程序中最经常遇到* r9 Q0 i( c3 u( O
    / ^5 e3 g. [. s6 I5 w
    的一些函数,其余的详细情况清参考Apiref.pdf。" F; \( r; f( v( Y0 n. I/ W
    通过前面两部分的介绍,大家对参数的输入和输出方法应该有了基本的了解。具备了这% B4 ]  }, n  [7 c: I0 q
    些知识,就能够满足一般的编程需要了。但这些程序还有些小的缺陷,以前面介绍的re
    4 W1 M2 B: \; F) J% {: P* Q. c由于前面的例程中没有对输入、输出参数的数目及类型进行检查,导致程序的容错性很
    ) ^* `' q# L# U5 `$ c9 f/ L#include "mex.h"
    ) ~  }3 t9 N8 b- \. D+ i: r) s9 r+ \void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],8 F& n7 x: R" \5 ^
         int nrhs, const mxArray *prhs[])' @, J4 M9 F" p7 M- B5 N
    {: A0 v) Y/ W' ]
    double *inData;/ D- t: C" i+ L1 t0 x; N' v+ K
    double *outData;
      n! \4 y! G: Rint M,N;! P4 s7 b! K% ]
    //异常处理
    & ~& y+ ?4 R" q; Q  Q: Z9 o8 hif(nrhs!=1)
    % L; {* A- o. |& W4 `5 J1 n  f0 M0 C$ I4 i0 N9 ~0 v0 Z
      mexErrMsgTxt("USAGE: b=reverse(a)\n");# O' f. s$ G% s& p4 M9 N

    4 g$ P: d/ C! G- [$ vif(!mxIsDouble(prhs[0]))! S( L. N" w+ I: v8 h& `/ j+ C  h

    ! s) j+ Q/ f. Y/ n2 Q  mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!\n");
    . _+ r: R7 ?/ f* R! N9 y/ Z/ M
    - K& o1 k' X" A( T3 N
    " \& b9 V' l( O9 y# DinData=mxGetPr(prhs[0]);
    ) t! p) J3 f! L
    8 ~& K0 Q; m2 XM=mxGetM(prhs[0]);
    . L: G( p8 H7 {9 N. w
    / ?/ P% ?. d3 G! SN=mxGetN(prhs[0]);
    9 P/ y1 q0 C  Z  p- G: B9 ^. G4 ~- w+ A5 b7 k, k7 Y
    6 [) a0 f5 k- K
    plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);( v& W, b8 C* |5 S; N1 a9 _
    & G) }% r5 O7 p6 F! r0 d. f7 g
    outData=mxGetPr(plhs[0]);% i% s  `, _2 x9 O7 z, C
    . `0 M) p+ T* j" f5 _7 U4 Q7 w9 z5 {

    - w: b; e, F  [# L5 U! kfor(i=0;i<M;i++)1 L, ]6 {/ ~$ s2 E/ f

    ; P2 _& Z- ]4 a  for(j=0;j<N;j++)
    6 x: A. V) k& o) r0 ]
    , K# ~0 k/ R" g   outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];# F8 q# M* a2 d% S. u1 a
      y- h7 K0 b8 a" u+ [, t
    }6 n* N7 @8 S2 A! q: }
    ' r& U) q, K! y: ?! V

    ) p( ^8 k# N/ L5 l, R, g" |; c$ u在上面的异常处理中,使用了两个新的函数:mexErrMsgTxt和mxIsDouble。MexErrMsgT
    . V' U1 @8 Q6 D  z2 u
    9 o% M1 R" d+ C: P6 v0 }; B9 h) Wxt在给出出错提示的同时退出当前程序的运行。MxIsDouble则用于判断mxArray中的数据+ |& F+ q" U* X8 [; B2 o1 f

    7 @* w5 U7 `7 X  n是否double类型。当然Matlab还提供了许多用于判断其他数据类型的函数,这里不加详
    # {4 H/ _! X0 r* _0 g3 H. g
    # X6 i3 s5 _3 \( @# r述。1 V* T" t' s& j5 D5 K9 @9 y
    + {' R& D) x) [% {/ h# r: F

    + e* H* q' s$ ?/ @1 v( z需要说明的是,Matlab提供的API中,函数前缀有mex-和mx-两种。带mx-前缀的大多是对
    & D6 W, s+ |4 u  h3 W$ |- C% n4 D% {7 P3 F) c$ B) z* |' J9 L
    mxArray数据进行操作的函数,如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而带mx前缀
    0 {/ B7 h$ n7 S8 g( S. o  G; P8 k+ o9 C+ s4 J- D
    的则大多是与Matlab环境进行交互的函数,如mexPrintf,mxErrMsgTxt等等。了解了这3 h0 F- a+ ^4 e/ n- O

    0 r% n0 ^, A* |3 Z% ^1 Y一点,对在Apiref.pdf中查找所需的函数很有帮助。* ?7 Y* U$ {5 O7 A0 T# F

    6 J/ M- ?  T( K1 j7 ?! h  {
    1 m0 \" q0 |0 }6 U' K/ ^至此为止,使用C编写mex函数的基本过程已经介绍完了。下面会在介绍几个非常有用的5 \+ ~1 E* {* W; k8 R

    - C! e7 j) p% V, i6 P( A函数调用。如果有足够的时间,也许还会有一个更复杂一些的例程。
    0 P3 H% q2 F) h7 v8 y5 Y
    - S+ z) t, G2 [& a. E我们之所以使用Matlab,很重要的考虑是Matlab提供了相当丰富的矩阵运算函数和各
    ' D9 J1 n. V9 l种toolbox。在编制mex函数时,有时我们也会遇到一些操作,在Matlab下,只需要一个
    : A9 ]! b2 s$ M0 o- j为了在mex函数里调用Matlab命令,我们就需要用到一个函数mexCallMATLAB,原型如下:9 d# v  \1 d; J1 O0 `5 s
    int mexCallMATLAB(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, mxArray *prhs[],! g% S1 z1 L/ m' n. y/ E$ I
                      const char *command_name);' }: D5 N+ `1 F
    有了前面的基础,使用这个函数就显得十分容易了。下面给出一个例程,功能是将输入, Z) e0 ^; u# _! q) w- n: }7 k, v, U6 V2 R
    #include "mex.h"
    6 f' Q9 G: i! K# m3 b2 o( @4 Gvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
    * G  f1 D  N# w/ H, J# u  A3 a     int nrhs, const mxArray *prhs[])
    ) X, h! \: [2 g/ N" W& s1 s{3 L: I: v( K: s% o1 E

    ( P1 s# M+ r2 Pdouble *inData;% E2 y/ I) e) M, d& M' W' s+ c

    5 z) i: q1 d* g( s2 @5 d$ bmxArray *IN[1];5 D$ b9 J) W  B# O9 _

    ) R: }0 J& N% w; ~. `9 X- ]+ }9 v# smxArray *OUT[1];% I! \/ r) y( W( V$ b

    1 r# T) C( y6 r0 c7 f, Fdouble *outData;* ]( e1 P* g1 T$ l
    ( ^/ h+ B/ g0 z! m
    int M,N;
    ; z5 z! k- {; }6 y) _
    . t; N) l4 d3 l: x# x6 `int i,j;
    4 p/ i; B' ~' L, q2 f9 w# D9 l
    ( Y1 G" ]! x. @9 h% I
    9 k% M" X: O8 J, M  J//异常处理8 [0 l1 O7 G; c! Z/ f' ~5 U* p1 y

    6 `, C4 z; {9 H0 H& d$ @! K$ Y( \if(nrhs!=1)7 @5 j! C2 v1 u6 x# p

      H+ \9 p9 h+ m' |* I1 k% [  mexErrMsgTxt("USAGE: b=rot(a)\n");
    . U9 p, t0 v1 A! L: O- N. j2 m5 Z; ], m4 p+ O% z* ~
    if(!mxIsDouble(prhs[0]))
    & z. K1 r5 C4 P& @! `; l7 l# D* |3 Q/ ~* x6 ]% Z+ I0 C5 D9 a% m, I
      mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!\n");
    " O* Z! E' \8 v' z  i- _& k: u! H! w* R

    " S- U3 B" ?4 t& Y//计算转置; V' Z3 G8 H8 x/ {

    / J7 L- i) ~1 U* Eif(mexCallMATLAB(1,OUT,1,prhs,"'"))7 ~: c- @$ K: _# v

    - W. c1 h( e$ w  mexErrMsgTxt("Error when compute!\n");% b5 W( Z+ J2 d2 r: }7 X" ^
    ( E  {  O  ~# A- f& u0 ?' c) v6 g# a
    0 }' v' X/ D* T% Y8 }
    //根据输入参数数目决定是否显示% k9 @7 G( g9 b- V5 w4 M9 }$ d! l
    ; H  _; `8 H) u8 y' h5 S
    if(nlhs==0)
    7 u6 T& n8 O3 j* U! T" l
    % M9 Y5 @; X) y4 C1 X# F  mexCallMATLAB(0,IN,1,OUT,"disp");
    + c7 D1 i, a5 Z3 v$ y
    , \* p  F5 B" f  |" jelse
    , S0 I3 i" c, u% D7 l3 M- S: ^! G1 {# p- q' X) J, ~4 `! n
      plhs[0]=OUT[0];* r% e1 R* a9 v, B

    3 C& `# O  \' X0 k* U}

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    发表于 2021-2-7 10:53 | 只看该作者
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