1.準(zhǔn)備好C語言程序，清楚C語言的入口函數(shù)
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2.編寫mexfunction函數(shù)。mexfunction函數(shù)為C語言與MATLAB語言的接口函數(shù)。調(diào)用實(shí)例在mylinedetect.c文件中.在MATLAB中調(diào)用mex指令編譯相關(guān)文件，將C語言編譯為MEX文件。
3.編譯完成后，生成mylinedetect.mexw32或mylinedetect.mexw64文件，此文件即mex文件，用于MATLAB與C語言接口函數(shù).
4.編譯完成之后，編寫MATLAB函數(shù)，調(diào)用MEX文件。以MEX文件的形式調(diào)用編譯完成的C語言函數(shù)[o1,o2]=mylinedetect(double(X).');......
5.輸出結(jié)果，上述linedetect函數(shù)完成圖像中直線檢測功能，帶入MATLAB中調(diào)用后形成結(jié)果。
如果我有一個(gè)用C語言寫的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)功能，如一個(gè)簡單的函數(shù)：
double add(double x, double y) {
return x + y;
}
現(xiàn)在我想要在Matlab中使用它，比如輸入：
a = add(1.1, 2.2)
3.3000
要得出以上的結(jié)果，那應(yīng)該怎樣做呢？
解決方法之一是要通過使用MEX文件，MEX文件使得調(diào)用C函數(shù)和調(diào)用Matlab的內(nèi)置函數(shù)一樣方便。MEX文件是由原C代碼加上MEX文件專用的接口函數(shù)后編譯而成的。
可以這樣理解，MEX文件實(shí)現(xiàn)了一種接口，它把在Matlab中調(diào)用函數(shù)時(shí)輸入的自變量通過特定的接口調(diào)入了C函數(shù)，得出的結(jié)果再通過該接口調(diào)回Matlab。該特定接口的操作，包含在mexFunction這個(gè)函數(shù)中，由使用者具體設(shè)定。
所以現(xiàn)在我們要寫一個(gè)包含add和mexFunction的C文件，Matlab調(diào)用函數(shù)，把函數(shù)中的自變量（如上例中的1.1和2.2）傳給mexFunction的一個(gè)參數(shù)，mexFunction把該值傳給add，把得出的結(jié)果傳回給mexFunction的另一個(gè)參數(shù)，Matlab通過該參數(shù)來給出在Matlab語句中調(diào)用函數(shù)時(shí)的輸出值（如上例中的a）。
比如該C文件已寫好，名為add.c。那么在Matlab中，輸入：
mex add.c
就能把a(bǔ)dd.c編譯為MEX文件（編譯器的設(shè)置使用指令mex -setup），在Windows中，MEX文件類型為mexw32，即現(xiàn)在我們得出add.mexw32文件。現(xiàn)在，我們就可以像調(diào)用M函數(shù)那樣調(diào)用MEX文件，如上面說到的例子。所以，通過MEX文件，使用C函數(shù)就和使用M函數(shù)是一樣的了。
我們現(xiàn)在來說mexFunction怎樣寫。
mexFunction的定義為：
void mexFunction(
int nlhs,
mxArray *plhs[],
int nrhs,
const mxArray *prhs[]) {
}
可以看到，mexFunction是沒返回值的，它不是通過返回值把結(jié)果傳回Matlab的，而是通過對參數(shù)plhs的賦值。mexFunction的四個(gè)參數(shù)皆是說明Matlab調(diào)用MEX文件時(shí)的具體信息，如這樣調(diào)用函數(shù)時(shí)：
b = 1.1; c = 2.2;
a = add(b, c)
mexFunction四個(gè)參數(shù)的意思為：
nlhs = 1，說明調(diào)用語句左手面（lhs－left hand side）有一個(gè)變量，即a。
nrhs = 2，說明調(diào)用語句右手面（rhs－right hand side）有兩個(gè)自變量，即b和c。
plhs是一個(gè)數(shù)組，其內(nèi)容為指針，該指針指向數(shù)據(jù)類型mxArray。因?yàn)楝F(xiàn)在左手面只有一個(gè)變量，即該數(shù)組只有一個(gè)指針，plhs[0]指向的結(jié)果會(huì)賦值給a。
prhs和plhs類似，因?yàn)橛沂置嬗袃蓚€(gè)自變量，即該數(shù)組有兩個(gè)指針，prhs[0]指向了b，prhs[1]指向了c。要注意prhs是const的指針數(shù)組，即不能改變其指向內(nèi)容。
因?yàn)镸atlab最基本的單元為array，無論是什么類型也好，如有double array、 cell array、 struct array……所以a,b,c都是array，b = 1.1便是一個(gè)1x1的double array。而在C語言中，Matlab的array使用mxArray類型來表示。所以就不難明白為什么plhs和prhs都是指向mxArray類型的指針數(shù)組。
完整的add.c如下：
// add.c
#include "mex.h" // 使用MEX文件必須包含的頭文件
// 執(zhí)行具體工作的C函數(shù)
double add(double x, double y) {
return x + y;
}
// MEX文件接口函數(shù)
void mexFunction(
int nlhs,
mxArray *plhs[],
int nrhs,
const mxArray *prhs[]) {
double *a;
double b, c;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
a = mxGetPr(plhs[0]);
b = *(mxGetPr(prhs[0]));
c = *(mxGetPr(prhs[1]));
*a = add(b, c);
}
mexFunction的內(nèi)容是什么意思呢？我們知道，如果這樣調(diào)用函數(shù)時(shí)：
output = add(1.1, 2.2);
在未涉及具體的計(jì)算時(shí)，output的值是未知的，是未賦值的。所以在具體的程序中，我們建立一個(gè)1x1的實(shí)double矩陣（使用mxCreateDoubleMatrix函數(shù)，其返回指向剛建立的mxArray的指針），然后令plhs[0]指向它。接著令指針a指向plhs[0]所指向的mxArray的第一個(gè)元素（使用mxGetPr函數(shù)，返回指向mxArray的首元素的指針）。同樣地，我們把prhs[0]和prhs[1]所指向的元素（即1.1和2.2）取出來賦給b和c。于是我們可以把b和c作自變量傳給函數(shù)add，得出給果賦給指針a所指向的mxArray中的元素。因?yàn)閍是指向plhs[0]所指向的mxArray的元素，所以最后作輸出時(shí)，plhs[0]所指向的mxArray賦值給output，則output便是已計(jì)算好的結(jié)果了。
上面說的一大堆指向這指向那，什么mxArray，初學(xué)者肯定都會(huì)被弄到頭暈眼花了。很抱歉，要搞清楚這些亂糟糟的關(guān)系，只有多看多練。
實(shí)際上mexFunction是沒有這么簡單的，我們要對用戶的輸入自變量的個(gè)數(shù)和類型進(jìn)行測試，以確保
輸入正確。如在add函數(shù)的例子中，用戶輸入char array便是一種錯(cuò)誤了。
從上面的講述中我們總結(jié)出，MEX文件實(shí)現(xiàn)了一種接口，把C語言中的計(jì)算結(jié)果適當(dāng)?shù)胤祷亟oMatlab罷了。當(dāng)我們已經(jīng)有用C編寫的大型程序時(shí)，大可不必在Matlab里重寫，只寫個(gè)接口，做成MEX文件就成了。另外，在Matlab程序中的部份計(jì)算瓶頸（如循環(huán)），可通過MEX文件用C語言實(shí)現(xiàn)，以提高計(jì)算速度。
使用MEX文件就是為題提高效率，有時(shí)候在C/C++編寫的MEX文件中，要使用MATLAB的函數(shù)，比如畫圖，或者一些矩陣運(yùn)算如inv等，完成這些可以通過mexCallMATLAB函數(shù)調(diào)用matlab的函數(shù)，下面給出MATLAB給出的例子：
通過把耗時(shí)長的函數(shù)用c語言實(shí)現(xiàn)，并編譯成mex函數(shù)可以加快執(zhí)行速度。Matlab本身是不帶c語言的編譯器的，所以要求你的機(jī)器上已經(jīng)安裝有VC,BC或Watcom
C中的一種。如果你在安裝Matlab時(shí)已經(jīng)設(shè)置過編譯器，那么現(xiàn)在你應(yīng)該就可以使用mex命令來編譯c語言的程序了。如果當(dāng)時(shí)沒有選，就在Matlab里鍵入mex
-setup，下面只要根據(jù)提示一步步設(shè)置就可以了。需要注意的是，較低版本的在設(shè)置編譯器路徑時(shí)，只能使用路徑名稱的8字符形式。比如我用的VC裝在路徑C:\PROGRAM
FILES\DEVSTUDIO下，那在設(shè)置路徑時(shí)就要寫成：“C:\PROGRA~1”這樣設(shè)置完之后，mex就可以執(zhí)行了。為了測試你的路徑設(shè)置正確與否，把下面的程序存為hello.c。
/*hello.c*/
#include
"mex.h"
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
{
mexPrintf("hello,world!\n");
}
假設(shè)你把hello.c放在了C:\TEST\下，在Matlab里用CD
C:\TEST\
將當(dāng)前目錄改為C:\
TEST\（注意，僅將C:\TEST\加入搜索路徑是沒有用的）。現(xiàn)在敲：
mex
hello.c
如果一切順利，編譯應(yīng)該在出現(xiàn)編譯器提示信息后正常退出。如果你已將C:\TEST\加
入了搜索路徑，現(xiàn)在鍵入hello，程序會(huì)在屏幕上打出一行：
hello,world!
看看C\TEST\目錄下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)多了一個(gè)文件：HELLO.DLL。這樣，第一個(gè)mex函數(shù)就算完成了。分析hello.c，可以看到程序的結(jié)構(gòu)是十分簡單的，整個(gè)程序由一個(gè)接口子過程
mexFunction構(gòu)成。
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
前面提到過，Matlab的mex函數(shù)有一定的接口規(guī)范，就是指這
nlhs：輸出參數(shù)數(shù)目
plhs：指向輸出參數(shù)的指針
nrhs：輸入?yún)?shù)數(shù)目
例如，使用
[a,b]=test(c,d,e)
調(diào)用mex函數(shù)test時(shí)，傳給test的這四個(gè)參數(shù)分別是
2，plhs，3，prhs
其中：
prhs[0]=c
prhs[1]=d
prhs[2]=e
當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，將會(huì)把你放在plhs[0]，plhs[1]里的地址賦給a和b，達(dá)到返回?cái)?shù)據(jù)的目的。
細(xì)心的你也許已經(jīng)注意到，prhs[i]和plhs[i]都是指向類型mxArray類型數(shù)據(jù)的指針。
這個(gè)類型是在mex.h中定義的，事實(shí)上，在Matlab里大多數(shù)數(shù)據(jù)都是以這種類型存在。當(dāng)然還有其他的數(shù)據(jù)類型，可以參考Apiguide.pdf里的介紹。
為了讓大家能更直觀地了解參數(shù)傳遞的過程，我們把hello.c改寫一下，使它能根據(jù)輸
入?yún)?shù)的變化給出不同的屏幕輸出：
//hello.c
2.0
#include
"mex.h"
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
{
int
i;
i=mxGetScalar(prhs[0]);
if(i==1)
mexPrintf("hello,world!\n");
else
mexPrintf("大家好！\n");
}
將這個(gè)程序編譯通過后，執(zhí)行hello(1),屏幕上會(huì)打出：
hello,world!
而hello(0)將會(huì)得到：
大家好！
現(xiàn)在，程序hello已經(jīng)可以根據(jù)輸入?yún)?shù)來給出相應(yīng)的屏幕輸出。在這個(gè)程序里，除了用到了屏幕輸出函數(shù)mexPrintf（用法跟c里的printf函數(shù)幾乎完全一樣）外，還用到了一個(gè)函數(shù)：mxGetScalar，調(diào)用方式如下：
i=mxGetScalar(prhs[0]);
"Scalar"就是標(biāo)量的意思。在Matlab里數(shù)據(jù)都是以數(shù)組的形式存在的，mxGetScalar的作用就是把通過prhs[0]傳遞進(jìn)來的mxArray類型的指針指向的數(shù)據(jù)（標(biāo)量）賦給C程序里的變量。這個(gè)變量本來應(yīng)該是double類型的，通過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換賦給了整形變量i。既然有標(biāo)量，顯然還應(yīng)該有矢量，否則矩陣就沒法傳了?？聪旅娴某绦颍?/p>
//hello.c
2.1
#include
"mex.h"
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
{
int
*i;
i=mxGetPr(prhs[0]);
if(i[0]==1)
mexPrintf("hello,world!\n");
else
mexPrintf("大家好！\n");
}
這樣，就通過mxGetPr函數(shù)從指向mxArray類型數(shù)據(jù)的prhs[0]獲得了指向double類型的指針。
但是，還有個(gè)問題，如果輸入的不是單個(gè)的數(shù)據(jù)，而是向量或矩陣，那該怎么處理呢
？通過mxGetPr只能得到指向這個(gè)矩陣的指針，如果我們不知道這個(gè)矩陣的確切大小，就
沒法對它進(jìn)行計(jì)算。
為了解決這個(gè)問題，Matlab提供了兩個(gè)函數(shù)mxGetM和mxGetN來獲得傳進(jìn)來參數(shù)的行數(shù)
和列數(shù)。下面例程的功能很簡單，就是獲得輸入的矩陣，把它在屏幕上顯示出來：
//show.c
1.0
#include
"mex.h"
#include
"mex.h"
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
{
double
*data;
int
M,N;
int
i,j;
data=mxGetPr(prhs[0]);
//獲得指向矩陣的指針
M=mxGetM(prhs[0]);
//獲得矩陣的行數(shù)
N=mxGetN(prhs[0]);
//獲得矩陣的列數(shù)
for(i=0;iM;i++)
{
for(j=0;jN;j++)
mexPrintf("%4.3f
",data[j*M+i]);
mexPrintf("\n");
}
}
編譯完成后，用下面的命令測試一下：
a=1:10;
b=[a;a+1];
show(a)
show(b)
需要注意的是，在Matlab里，矩陣第一行是從1開始的，而在C語言中，第一行的序數(shù)為零，Matlab里的矩陣元素b(i,j)在傳遞到C中的一維數(shù)組大data后對應(yīng)于data[j*M+i]
。
輸入數(shù)據(jù)是在函數(shù)調(diào)用之前已經(jīng)在Matlab里申請了內(nèi)存的，由于mex函數(shù)與Matlab共用同一個(gè)地址空間，因而在prhs[]里傳遞指針就可以達(dá)到參數(shù)傳遞的目的。但是，輸出參數(shù)卻需要在mex函數(shù)內(nèi)申請到內(nèi)存空間，才能將指針放在plhs[]中傳遞出去。由于返回指針類型必須是mxArray，所以Matlab專門提供了一個(gè)函數(shù)：mxCreateDoubleMatrix來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的申請，函數(shù)原型如下：
mxArray
*mxCreateDoubleMatrix(int
m,
int
n,
mxComplexity
ComplexFlag)
m：待申請矩陣的行數(shù)
n：待申請矩陣的列數(shù)
為矩陣申請內(nèi)存后，得到的是mxArray類型的指針，就可以放在plhs[]里傳遞回去了。但是對這個(gè)新矩陣的處理，卻要在函數(shù)內(nèi)完成，這時(shí)就需要用到前面介紹的mxGetPr。使用
mxGetPr獲得指向這個(gè)矩陣中數(shù)據(jù)區(qū)的指針（double類型）后，就可以對這個(gè)矩陣進(jìn)行各種操作和運(yùn)算了。下面的程序是在上面的show.c的基礎(chǔ)上稍作改變得到的，功能是將輸
//reverse.c
1.0
#include
"mex.h"
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
{
double
*inData;
double
*outData;
int
M,N;
int
i,j;
inData=mxGetPr(prhs[0]);
M=mxGetM(prhs[0]);
N=mxGetN(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
outData=mxGetPr(plhs[0]);
for(i=0;iM;i++)
for(j=0;jN;j++)
outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
}
當(dāng)然，Matlab里使用到的并不是只有double類型這一種矩陣，還有字符串類型、稀疏矩陣、結(jié)構(gòu)類型矩陣等等，并提供了相應(yīng)的處理函數(shù)。本文用到編制mex程序中最經(jīng)常遇到的一些函數(shù)，其余的詳細(xì)情況清參考Apiref.pdf。
通過前面兩部分的介紹，大家對參數(shù)的輸入和輸出方法應(yīng)該有了基本的了解。具備了這些知識(shí)，就能夠滿足一般的編程需要了。但這些程序還有些小的缺陷，以前面介紹的re由于前面的例程中沒有對輸入、輸出參數(shù)的數(shù)目及類型進(jìn)行檢查，導(dǎo)致程序的容錯(cuò)性很差，以下程序則容錯(cuò)性較好
#include
"mex.h"
void
mexFunction(int
nlhs,
mxArray
*plhs[],
int
nrhs,
const
mxArray
*prhs[])
{
double
*inData;
double
*outData;
int
M,N;
//異常處理
//異常處理
if(nrhs!=1)
mexErrMsgTxt("USAGE:
b=reverse(a)\n");
if(!mxIsDouble(prhs[0]))
mexErrMsgTxt("the
Input
Matrix
must
be
double!\n");
inData=mxGetPr(prhs[0]);
M=mxGetM(prhs[0]);
N=mxGetN(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
outData=mxGetPr(plhs[0]);
for(i=0;iM;i++)
for(j=0;jN;j++)
outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
}
在上面的異常處理中，使用了兩個(gè)新的函數(shù)：mexErrMsgTxt和mxIsDouble。MexErrMsgTxt在給出出錯(cuò)提示的同時(shí)退出當(dāng)前程序的運(yùn)行。MxIsDouble則用于判斷mxArray中的數(shù)據(jù)是否double類型。當(dāng)然Matlab還提供了許多用于判斷其他數(shù)據(jù)類型的函數(shù)，這里不加詳述。
需要說明的是，Matlab提供的API中，函數(shù)前綴有mex-和mx-兩種。帶mx-前綴的大多是對mxArray數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的函數(shù)，如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而帶mx前綴的則大多是與Matlab環(huán)境進(jìn)行交互的函數(shù)，如mexPrintf，mxErrMsgTxt等等。了解了這一點(diǎn)，對在Apiref.pdf中查找所需的函數(shù)很有幫助。
至此為止，使用C編寫mex函數(shù)的基本過程已經(jīng)介紹完了。
matlab中調(diào)用c語言函數(shù)：
#include "mex.h" //頭文件必須包含mex.h
double mexSimpleDemo(double *y,double a,double b);
//C語言算法程序聲明，在最后調(diào)用時(shí)，第一
// 個(gè)參數(shù)是返回結(jié)果
//c語言到matlab變換，以mexFunction命名
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
double *y;
double m,n;
//獲取輸入變量的數(shù)值大小
m=mxGetScalar(prhs[0]);
n=mxGetScalar(prhs[1]);
//獲取輸出變量的指針
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);
y=mxGetPr(plhs[0]);
//調(diào)用子函數(shù)
mexSimpleDemo(y,m,n);
}
//C語言函數(shù)
double mexSimpleDemo(double *y,double a,double b)
{
return *y=(ab)?a:b;
}
eval_r()函數(shù)的功能就是將括號(hào)內(nèi)的字符串視為語句并運(yùn)行
例如： eval_r('y1=sin(2)')就是相當(dāng)于在matlab命令窗口輸入了y1=sin(2)這條命令。
重慶分公司
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