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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

    # g( L2 \* w% J4 j. C用C编写mex程序: |+ B* ]5 A4 F* E
      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2 O* c% T2 g! J4 u7 c. |3 J) R' S
    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; m: k: z7 u; G; |
    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1 G; O5 w$ D3 k# d9 ~8 p3 c6 Y4 A. G
      tic  {4 g- U4 n/ g- `
      for i=1:10000
    ) i$ d$ J' I* o, N* v- b  b(i)=a(10001-i);
      a( z  }. L' h( h7 |( k9 r7 p  end, E1 @/ t" Q: v, g* ?
      怎么样,是不是很慢?
    $ y% M5 m  R' d+ }) {0 F& g6 P  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。
    : A8 R0 j5 h. w: m9 A( i- _9 Q  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' _0 Q6 s: I0 }0 R
      tic! I7 m: r' x% l! Y, u1 Q7 C
      b=a(10000:-1:1);9 J7 @* C9 g& o9 u$ S
      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
    5 L9 j1 I8 M" d% ?" I! y  Q! {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9 `5 U( y' F$ e6 w* P5 Y
      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
    : j3 M; O- s% f  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
    ' M- u0 G9 L+ X8 g4 @. `, S  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& X" w- L, @, U, 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
    : x( \5 h  j9 S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  @  P. G) R& z1 ^+ L
    + U% @3 ]6 z4 L7 F8 C3 }" I3 p# e- p
    循环体放到了二进制程序中,执行速度快得多。
    9 Z2 Z4 y9 j" e  k0 W( t0 C( `" j( g1 ]! k) L

    + E8 i7 J7 q9 X+ H  y  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
    ' G+ |6 b3 Q% e, l, k) X8 B- X, ]% y& x7 o- S
    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! S4 t2 ]# c, }; Z" B

    5 A/ A& }. L! @4 q( k; Z面有详细说明。
    % G2 k3 z- a. t$ N
    * A( f! f4 z5 g% V: j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
    / ]  N; v0 m/ Q( W4 j& J% C) _1 @  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Wat7 c2 }% N8 f$ T; [0 W. v) d8 \
    com 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
    & \( A% u' m& G* f) E& Y0 wmex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! `* T2 J8 H! h# A$ O' i/ Z
    ,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% U0 W' p% \2 ?  E
      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8 w1 l, d7 [% D* Y" P
      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; n9 e9 k7 d9 k+ `
    C5装在路径 C:\PROGRAM FILES\DEVSTUDIO下,那在设置路径时就要写成:C:\PROGRA~1" B8 J0 B! S7 ?
      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
    1 c( h7 ]/ T1 @: E5 n- y存为hello.c。8 Q" k* J" C# D! I  S" q. I7 f! }
    ; E& ?* X' D, ~$ A

    " c6 ]6 D6 E: R- y#include "mex.h"
    9 B7 x5 P+ r) }4 o& w$ B* M, [8 O* C( l. S7 x8 p
    void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])! S+ j7 M6 ]) Y3 `, v
    " b# t7 ?1 v7 j2 Q8 t& y* z2 s/ J# [

    ( R  H3 k2 M$ @3 y! g{
    " _: E. A4 ?/ X2 i9 j7 ?% {6 U0 @2 }3 C$ ?! }; ?
    mexPrintf("hello,world!\n");
    ! W9 T, v) a7 ]* Q* G9 _# w# @* I& k. n  o2 H% s
    }! Y- W( q2 e2 B* A& x, R

    5 l/ P7 D3 J9 @( K4 |
    . s$ t' K; T; q% m  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:\
    ; K% U2 D; l9 j3 o* q1 [8 Y/ `* r2 s( }& h* O) S2 L
    TEST\(注意,仅将C:\TEST\加入搜索路径是没有用的)。现在敲:
    ! x  I8 q4 @  G& o; A
    * U: s- l- R. f, y$ H% t8 i$ F& X& E3 s) F
      mex hello.c/ {; I8 |$ `- B( L9 Q8 @& R$ O

    / k5 Q7 b4 Z/ B# f* `* `  S
    : L# {' h4 d7 V: H8 L  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7 s7 n6 R0 e2 h+ E
    ) T4 o3 t- C  v$ K5 J8 E$ _# q
    入了搜索路径,现在键入hello,程序会在屏幕上打出一行:1 `) u) f- c9 O* W
    + i$ |$ j6 \6 O8 [

    $ e+ F! s  h, e3 L4 khello,world!# W! e2 L8 U4 w6 ~+ c

    " h9 }" u. |, H0 w, x
    7 ^8 }5 S: `* F7 f  看看C\TEST\目录下,你会发现多了一个文件:HELLO.DLL。, R2 ^# \- [; |4 j: u
    * N7 u0 F8 k" q) ]. |& o- E2 P
    ) G. @% z; \8 Q/ O
      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0 E; J% B  }! c: n
    5 P) x! |; R4 }
    序进行分析,并给它增加一些功能。
    ( n4 F: a3 [2 ]% _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
    ; Z0 C2 K6 p( G8 P, \mexFunction构成。前面提到过,Matlab的mex函数有一定的接口规范,就是指这* @* Q/ K. v1 o. v
    nlhs:输出参数数目; Z4 b! T) L% m7 G* u: e
    plhs:指向输出参数的指针" m, ~& x3 m( b
    nrhs:输入参数数目
    ' C8 y  m) P* ]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,
    6 r8 ~  p4 G) ?# i. W. Vplhs,3,prhs。其中:
    0 x  |7 v) M3 Fprhs[0]=c
    : O+ I+ {# {  e, J( i* v% O
    " l  t: D+ f! g, G  N) I% Eprhs[1]=d
    6 j( o" A0 O; b2 P1 r/ f
    $ \% S- W# B% y0 E2 `prhs[2]=e- n2 m+ e3 S9 V2 `7 g
    - l* k; L: q3 U3 r$ U/ c  k- L1 ?+ M
    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
    1 j3 k1 I0 N5 B& e% y1 Z+ F- |
    7 y+ G9 F( d6 E: r% @! y的。0 [* B* P+ R7 Y3 J* _3 c" W; k6 O

    1 p2 v2 J! E3 @/ x
    - a/ M: \/ n6 u" J; T  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。
    / F. }5 ^' R* x' C# G# l9 l+ e  g" z9 r5 g
    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
    + L. F: G, v. V. k1 [
    " s+ f) Y( k: h+ }然还有其他的数据类型,可以参考Apiguide.pdf里的介绍。
    6 t$ A/ r7 w9 J# T( X6 g8 ?& p; V
    % f( C) k! x* R# i- q
    ( O8 g/ r0 E# h2 g  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# x4 B4 d& ~( m# p9 Y- L, [

    ( i- T# o" ]3 e9 ?) R入参数的变化给出不同的屏幕输出:5 v2 |4 B/ {: \4 Y; B, S/ R& N- [
    " m( t/ i6 l: g9 W! z8 P+ a
    ( s& L4 G! s3 F, l" W
    //hello.c 2.0( `1 w& Z3 N; Y  h+ M3 V( @3 @
    ; T" R9 g" l/ \
    3 `- y/ p- l- @2 @. S& ^& F$ _
    #include "mex.h"+ O# u7 N- ?( q; T$ M
    5 \: Y  A" F$ e! r! }: w0 V
    void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])- m( K5 D1 g- t5 X9 G

    : g) u2 p1 V+ b+ Y' k7 \3 D8 e2 l{
    / \: D! ]9 I0 F$ j. w& @+ P+ z% w& T( n3 _3 t
    int i;; e/ e" e5 Q# [( Y% ^/ @+ b& i3 e7 ?

    - X' e9 H9 l1 E' K7 D7 Pi=mxGetScalar(prhs[0]);/ w4 b; W# w- V( X$ o, L* j' d

    - k, x! @3 F' S, K+ F( w; Z( oif(i==1)( G3 L4 c$ o& M/ y8 k8 S

    8 Y4 O  d2 v3 B, k  mexPrintf("hello,world!\n");
    ; N# k3 z: G" S* J2 L9 y' `" }9 E: O' C# `% `! t
    else
    ( n% A+ T; f5 T5 H& B- \4 s; d! l
    * {: y3 [8 v/ J5 \4 l' |/ Z& ]  mexPrintf("大家好!\n");% f: L% P; P8 ]

    7 I. Q+ |$ Z+ x8 n" e}
    ( t* P: e) ?; I: n5 @% Q* s0 L, e; A! A& e2 N8 c8 H; ^) N; X

    ' p+ m$ ~$ ]) Y. `( p2 c. l  将这个程序编译通过后,执行hello(1),屏幕上会打出:! K- S) p: O' J6 r$ O2 T- m" F
    & l  ^, {1 \' U
    hello,world!5 `$ n& `; L0 T; L. b
      _5 @  d7 A6 v" _1 k: I! S
      而hello(0)将会得到:( C3 `5 W/ z! {" I0 q: X

    / `8 R: v4 _3 m) c7 K" a4 V7 _大家好!
    # z/ s! b2 A3 W3 N& e$ @' J
    ! D' ~7 ~7 f# J7 X8 s3 }8 O5 l' s+ w% z- a* g1 _; J( E! x& 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4 ^5 M0 Y( a) |- m6 `! y. j7 F; c/ u( D

    1 ^; J3 ^& E: U" L8 x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, J8 b( p- ?+ @/ o5 O% g) O0 L

    $ h( R. ^  M$ m+ \0 I个函数:mxGetScalar,调用方式如下:
    * t1 V: @$ C- s9 J* P: [
    - h& T( t6 `' C. B/ yi=mxGetScalar(prhs[0]);
    * M5 K; a2 K- u8 M1 a6 _* f$ _6 }0 @; P& ~
      "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
    % x, s" p- z' u
    7 A' n' {% L6 W1 B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
    % {, a3 _$ D$ W: K7 x- v/ J- ?* v9 B% L; X  }
    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。
    & \! j3 g1 A+ f( i. z* d' u* M* {
    5 P3 M) d3 w& a, O
      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:
    ) z# D3 _! p' k+ I5 D: K( D: G1 W3 O
    0 r; g/ n2 X% m+ d* H/ I% i
    //hello.c 2.1
    " W: i" o0 i1 S- l
    : p2 V# I5 d, q2 f5 @7 L" @* B8 w# J  p- e
    #include "mex.h"
    " F- @1 G+ K4 f& P9 w' o4 m2 V2 z, G, I( j% g5 q3 d; v& x
    void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
    5 B1 m. H- P8 X0 h  h
    ( }. K! p4 C+ ?# ?+ m) y/ S" D$ h     int nrhs, const mxArray *prhs[])! a! z. a# Q5 c6 }8 x, j+ E

    / w. {4 p$ B, y+ r% z{' q: l1 T/ Z: U) F
    ! k. C' \, p5 `) x/ R' p, w$ q& [
    int *i;, j" s4 M2 m9 D% b/ F! U

    4 a) v8 j4 }! P& C+ Ai=mxGetPr(prhs[0]);
    ! B" ]: x& @" e9 m- a: z
    ( a% m0 a. e0 G( t" j# A1 b& ?if(i[0]==1)" \; d9 b/ F* i9 [$ ]1 q/ W* i
    " h+ @: K; m& B9 g
      mexPrintf("hello,world!\n");7 X9 ]* U* l! l% E& Q* @7 U0 C

    7 c8 D; F# r0 F7 w+ k9 H, Pelse1 ]5 J' w( V' x. l- z3 ]7 }! D- H1 X

    & A4 r4 H, a; K# h! A5 g  mexPrintf("大家好!\n");. ^$ i! X, {1 D" p7 \
    ' a; P/ {+ n/ v5 m
    }$ w. [6 E& v; U4 M! o

      T, M$ Y5 t9 m, a
    ' C+ x2 w. H! H; p) K+ \9 E' C  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
      ?3 |( \. l1 J; A0 D7 M$ j$ E* h4 p# a% a/ m3 F, b1 ~' Q& ]
    指针。+ @& G9 z4 L9 @2 M: }2 T5 ~

    % {( d  U8 J& A9 n$ A& B! s, O8 A7 K9 L. g
      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4 q- ^0 B" ]7 x; j, R4 ?7 k! r

    : o1 P; ]# y. W, v; D$ k9 {( g- i?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
    2 R+ H& V* @6 {, b' z" g' K7 f& c* W* l; y- ~
    没法对它进行计算。
    % D) d; L5 a; f/ g! G7 A4 e: V+ X  U: @! a; B. a# N8 w, q
    1 O. ^! ]0 M5 o4 _: d. D" e2 }
      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) k5 a7 ~) U! x" |  R# ~% \
    ) ^9 F7 y( |# B
    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:
    - a; K6 Y5 `% R. e9 u- S3 Q1 K9 V0 [. f. g! k
    //show.c 1.0
      w" }; ~; L8 `6 x9 D8 O" s
    ) X4 ^" ?' H( F$ f+ ]0 V, S) w; f$ v: F
    #include "mex.h"
    ) l, a. E; J0 I( p' d6 |1 A, }& P# x& y( V, M9 v  I
    void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])( k9 M. S: t1 I! M! F

    5 r, c, _0 {8 D5 c1 @5 L3 S: c# Y9 _; c1 ], s# P
    {! n$ T) h+ @, ^% z0 O. L8 l
    ; i) @: t( ?; [8 G% z; E
    double *data;
    $ R" y" v* X6 ?  @5 k. b' C, d' A; ?4 Q1 K1 B3 v
    int M,N;
    $ b) ?8 c1 a! U+ T' x2 v3 `! d4 E3 b9 ~" {) C, D
    int i,j;8 J. U- b! @: R5 l" P( y

    9 g4 \( n0 }  H9 a9 @
    ; n5 o8 H7 {, g1 i/ @$ R9 C. g) K. O4 X* F6 O; `8 H
    data=mxGetPr(prhs[0]); //获得指向矩阵的指针
    % G, P% L6 B8 u+ [% m6 y
      F2 U' L* ^( T6 \- R# rM=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数
    9 F% }4 T' ?8 y% j' Q% k8 u2 B! }" u; v& n) e
    N=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数- E- H2 p4 b- j5 e/ F0 h) f* I; v
    - U% C5 a. L! T6 M( X) l

    3 U0 R: R' y& m( y: X3 i  U: S! rfor(i=0;i<M;i++)/ m$ P8 K9 P0 S4 [

    ' E/ z* D- X' v( W  a( D' ?! {{
    5 F* q/ E4 i7 V) L( k; s4 G0 I% c! x# J, a: D* F6 K3 ~5 j0 _% |  E
      for(j=0;j<N;j++)# w) m, t4 W- k/ O# S1 V. O5 L
    4 [) t, \8 C; L, f. R% w, p, A/ W
       mexPrintf("%4.3f  ",data[j*M+i]);
    , |0 y8 b( d2 E' A/ I+ o! g
    9 z1 N, T3 s( o  ~  mexPrintf("\n");- p# o! q8 W  e" b' e
    : G% I1 q( C6 p8 i: m3 l) G) L
    }8 W3 Q9 c9 Y2 J$ w  \" Z7 Z: ~

    $ v' t2 I1 {0 t}' g. |3 }$ y2 q! v; o' g3 N
    6 v+ @/ k$ z: b6 L. t

    ' q' d* [" |- b  编译完成后,用下面的命令测试一下:- B2 n; j' A2 T& p7 D) c

    " s" |+ t* f4 u4 W
      G$ L8 H- \& B1 X8 Q  a=1:10;
    $ |0 A4 g, i' @* h& B7 a+ U# v5 R+ y5 C5 I( \1 \, F/ b
      b=[a;a+1];
      {, a" ~( N7 L! s% N
    * ^: o; z/ U; n! G- K9 x  show(a)
    8 R4 Y) v0 I$ ]: A& J) H
    3 }5 V+ J0 |. C& _9 ?4 @  show(b)
    # f: [% T7 l2 p5 u: f
    ) H- I: d5 _9 r  r7 ^8 c* N# `' s
      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2 m/ p7 o- ?3 N8 q
    ( v) u$ S& n+ m, k0 _- t3 g8 W( N
    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]' |0 A6 W1 S. z  S
    : o6 i- U7 A3 U1 ]
    ! V7 F/ P% V9 o% F
    + Q+ l7 D* s" Z& @
    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
    # b. x/ r( H6 g: G& j; J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
    " L* {, Y* ?! L5 Y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) s2 w% _" O+ c. R- l; e" N
    类型必须是mxArray,所以Matlab专门提供了一个函数:mxCreateDoubleMatrix来实现内
    ) D+ {' O- J9 J2 N( s存的申请,函数原型如下:+ o# T+ n+ W; t
    mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag): T3 g7 G, N: i2 k5 {
    m:待申请矩阵的行数
      s& |- `' M$ k- R4 [$ @) Hn:待申请矩阵的列数
    , \% g& C1 H( y% A0 m- @6 b, D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
    & `. Q# m! D$ O, |  [  I2 ^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; U, w: P9 ^( z# R; E
    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
    8 p% A% i. U# A/ z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
      `# L% n- ]5 E, r9 N  Y, d/ b$ _0 t) R- G% B& n* B" u# A
    //reverse.c 1.0, T! K9 [' V  a# Z) i) r8 f
    $ _8 q( g  \! ~. H1 l* Z
    - B+ H% B5 @" `6 M$ V9 L& G
    #include "mex.h"
    0 S/ X$ c7 ?; w7 q6 V
    ) T. L6 V/ P* `. @- y& K- cvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],% o  G4 N! m6 s7 B0 w$ z

    4 J1 H: F6 f# W2 n% B     int nrhs, const mxArray *prhs[])8 T; p; l0 a0 ?
    - D6 R. P4 @. k6 c
    {3 `' E% H- l' S

    & O8 [7 L7 u5 g$ ^$ mdouble *inData;" N) p, x& z3 i. ?; _4 g$ E
    4 T) `" R+ T, z
    double *outData;
    3 E$ U8 a5 F, Z) ~8 _  V: O5 [6 G/ [" v  ?
    int M,N;5 p' T0 H0 q# B1 N6 u
    - ~) x& ?) R" b$ P/ x& E
    int i,j;  C8 ?# C5 ^4 w+ F+ U3 Q
    " _0 F3 Z+ T+ L8 T3 H1 l/ e

    . h  X* ]7 u- [% i
    $ d0 f. f' O- ZinData=mxGetPr(prhs[0]);6 y* K4 y' ?. `6 j! ~' G

    / n6 B5 a' R* v' N  I" R9 g6 HM=mxGetM(prhs[0]);
    8 P5 O2 e5 \7 I
    % _$ |8 _* E" M; a$ _' uN=mxGetN(prhs[0]);+ p9 z1 X, c) b$ d! j" y/ X
    5 A) Q/ E$ i! T) A& ?
    ( i0 }% v" U1 m5 b& ?  ]% q
    plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
      g1 u8 q5 @0 }# W& t
    ; D$ y4 t' `' O/ `, foutData=mxGetPr(plhs[0]);" T4 M( t" h" x& J) h* m) q
    % _2 ~, e. g5 g- G3 J
    / N5 T( j  ~% M) {- p+ B
    for(i=0;i<M;i++); h- w, ~4 Q& P2 H
    # B9 H  M6 b3 W) t; l: s4 a' i) E, V' I
      for(j=0;j<N;j++)
    . {6 [( z: s9 Y) S) q+ v5 k
    5 w; n5 r  o( J: G2 Y2 b   outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
    6 v# `$ J( i) r, t6 `
    : L5 M$ O  o# o' k}
    & `/ n9 L- S& X( G. |3 _
    0 Z& Y3 U# J" Z  Z3 P
    $ Z& v5 I( `$ u) h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* g2 D: m( M& h# |6 u9 Q
    # {3 W2 [% C/ F4 ?& _3 w
    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
    + H3 I  f$ [- s- u  w+ E4 m3 f3 \
    的一些函数,其余的详细情况清参考Apiref.pdf。
    , x; N7 i5 G" s6 x5 A4 W$ G( Q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
    5 T: w# Y9 b1 r- z0 N) C5 x  r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" }& l, ~" q/ f* w, b6 p! K
    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& ^0 O& n  l6 p0 @* ^
    #include "mex.h"
    / ?( H3 O& c: rvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],' [) {& @& e8 \8 b* F8 w5 ]1 G1 x
         int nrhs, const mxArray *prhs[])! }. v4 H2 [2 v
    {
    ( ^( E. L# g0 }$ udouble *inData;7 L/ Q! W9 \/ Y' ~
    double *outData;
    # |6 K/ M, A' _2 Vint M,N;
    ) q# @1 ~3 K$ D9 W; |4 x//异常处理2 s2 ]3 ~" c2 a" i
    if(nrhs!=1)
    / h) ^. |3 s* p9 Q+ `2 ~+ ^& W" ^  @/ \3 T
      mexErrMsgTxt("USAGE: b=reverse(a)\n");. M% a) V' ^- W% e4 J

    - ]0 A7 k9 d5 nif(!mxIsDouble(prhs[0]))
    7 K% E" i+ e: j7 w7 k9 W. N4 [: |1 B( K! L0 z- F
      mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!\n");
    # z# k% g+ C) U' ~- i- ?( ?& |$ [/ U. V+ O' [

    ; P8 e- S  `  V+ M* X& J: GinData=mxGetPr(prhs[0]);
    * q2 e, Y' p8 ^! M" j/ @7 H8 @, [5 V( w% v& ?9 \* q
    M=mxGetM(prhs[0]);  V0 L* t5 g" `' L0 L; g, W; ]
    1 m3 v6 N; E4 C  u1 I
    N=mxGetN(prhs[0]);( z$ S6 E) P9 C/ o% \% J9 [+ F
    ! ]1 p0 m7 S- T  g* U

    , y7 W8 R6 q  `! uplhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);+ b, }1 e; {5 a6 R. C3 w' J

    0 a; g1 g3 |5 Q) J- {- |0 S. ~6 K6 koutData=mxGetPr(plhs[0]);0 K5 s$ T6 A/ M' _2 L6 i
    2 n. u! A8 I! _+ _; L1 x
    5 D5 F: q1 M" U; Q; j9 z
    for(i=0;i<M;i++)( _% L. a! f1 X$ i, A; Y( f

    ! g# \* y0 X4 D  for(j=0;j<N;j++)# \. l0 \1 v0 s. f% R& h

    7 m& f$ a, I4 y3 v& G! w( W+ T8 p0 t   outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
    1 c' L& {4 p. n' H0 q! r: Z2 _% u- J, ~) K6 T
    }7 b# F# U0 ?5 l4 [. W: j; h
    5 O6 z; S' h; L8 U& j

    ; i% x7 g8 A9 _# W在上面的异常处理中,使用了两个新的函数:mexErrMsgTxt和mxIsDouble。MexErrMsgT
    8 o, h% N8 c) V( [& l
    ( H+ I' ]3 f* q- k0 u" 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
    6 q% e* E3 P+ _( G
    , X2 j$ f0 i6 x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
    0 ^( ?9 i$ a% z; |" v' b
    : V2 w: p% I1 M5 _述。
    , x8 Q) }  [# s1 r7 D( c( C& X
    : H$ M* Z9 M$ t6 L
    8 e* ?" ~7 g% v3 [* h* W+ j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" _4 U4 B4 l: C$ z6 t; ^. a. o

    , Q8 s# |3 X; I% ?* W6 |  f7 `$ bmxArray数据进行操作的函数,如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而带mx前缀( u5 G1 d$ o. Q- {$ Y# i) Z; t
    6 t( ?3 b. f& R, N( h# n
    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
    . S$ ?8 l4 G, V, O: H$ C$ V
    " E" ?7 u% S* P% V+ @/ B一点,对在Apiref.pdf中查找所需的函数很有帮助。
    % a- K# [9 o- [) Z* S% [" k* J0 E0 y6 g, s1 e9 f) Z0 }+ E6 Y
    2 {1 q* `! g8 G3 }9 m! T
    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/ [. @( u9 t9 Q  A) B# ^2 V

    . g" ^, u9 R6 P6 ?) ^& X& c/ M" W! T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。# K; H& @/ I6 Q

    * e$ ^8 I2 d. W& i& e7 x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+ `# x$ w& J7 T. U5 P/ X; o; T4 Q
    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
    4 q" y* u. Y; u) o5 D( I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:) u! q. w" [8 a: V8 `0 Z
    int mexCallMATLAB(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, mxArray *prhs[],
    $ X6 t, Z7 l; q# @$ @" A                  const char *command_name);1 ]9 h* o6 T$ k. U6 U: g* ~. U
    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& L: z* B0 {- d+ U- ~
    #include "mex.h"
    9 [; C( |9 y1 A8 \* Jvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
    ) ~$ X  s5 G5 y+ U" b* F) j     int nrhs, const mxArray *prhs[])7 r- d- G% s) j% K$ K8 M
    {
    " r& X4 R( V$ r( P* p9 D: ?
    , L. i- r% X. V; r, F9 j, Vdouble *inData;+ _( }0 N, h+ h' ]5 K
    2 j& A  }9 ]1 S: c" a0 J
    mxArray *IN[1];
    8 ^1 \0 x& n8 e& G# T2 J2 Q5 K; r7 c8 }/ P
    mxArray *OUT[1];
    7 T0 {9 W6 c  e7 [* W0 J7 G, P& ]5 _, i% R( ?
    double *outData;
    * ~, A) t4 q' e1 W1 x5 D0 }5 M. m# L4 m, f, G
    int M,N;2 [7 t) r, A. m2 ~1 y8 u4 h. t

    7 \' Z- G) F! x) L$ P9 A" }int i,j;
    - w* Z& x2 a  a0 E( V- _# h& D$ E, W2 `/ [

      i5 m+ c( B1 R7 Z+ G' x2 U5 c//异常处理
    & W5 Y* K; n6 G6 ~+ }: u( ~$ X* \0 v# j* J9 K2 [% ?
    if(nrhs!=1)1 P. |* I' {( V4 ]
    3 u  x" S' \& O0 n
      mexErrMsgTxt("USAGE: b=rot(a)\n");% t- q" a9 {8 u& |7 G

    5 W; t+ D& f8 z, \+ a( ~/ V# kif(!mxIsDouble(prhs[0]))8 |/ i- `3 \7 P* d1 M8 V4 t9 V, C
    ( }- `+ F- T& n- p
      mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!\n");" X3 b" I: ~& V
    3 N( X4 Z& }! {- H
    6 a) |! e1 O2 E" V
    //计算转置. }3 _+ P6 Q$ M: X

    * M1 S% E/ N/ B9 nif(mexCallMATLAB(1,OUT,1,prhs,"'"))5 V; W! R2 C. U% D8 O2 [1 I) c

    # z. `  Y% R! F2 P8 x  mexErrMsgTxt("Error when compute!\n");# m# q2 G1 ~2 G! t% I! H

    * L2 Z8 o7 j: V# ^4 A9 X+ O: Y3 m3 [) V9 P
    //根据输入参数数目决定是否显示+ i/ a% w+ z  B5 C  j9 w

    ( l) u$ [* i4 _, z8 J8 Y  _if(nlhs==0)$ E8 Y8 I/ d, e/ T" `& p8 O
    9 w7 B; t# w! K" ~
      mexCallMATLAB(0,IN,1,OUT,"disp");
    & {. c( J2 e: p" I5 P* P! A
    6 J$ B9 ~9 ?% c& C2 c% Telse, |) X/ `1 `" R7 K3 B. j

    5 w. F  [/ g8 x& J8 I3 ]: y  plhs[0]=OUT[0];
    # c2 s( e0 Z9 g" ^. K& V1 a  v3 X4 |4 t& r* ~5 Z& V  j7 A% n
    }

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    发表于 2021-2-7 10:53 | 只看该作者
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