matlab 和c混合编程-------------------基础
mtalab第一次调用C编程之前，需运行mex操作，此操作在windows系统下是一个bat的批处理文件
>> mex -setup //在matlab 的command window下运行此命令
Please choose your compiler for building external interface (MEX) files:
Would you like mex to locate installed compilers [y]/n? y //是否调用本地安装好的c编译软件
Select a compiler:
[1] Lcc-win32 C 2.4.1 in D:\PROGRA~1\MATLAB\R2010b\sys\lcc
[2] Microsoft Visual C++ 2010 in C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0
[3] Microsoft Visual C++ 2008 SP1 in C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 9.0
[4] Microsoft Visual C++ 6.0 in C:\Program Files\Microsoft Visual Studio
[0] None
Compiler: 1 //也可以选择2
Please verify your choices:
Compiler: Lcc-win32 C 2.4.1
Location: C:\PROGRA~1\MATLAB\R2010b\sys\lcc
Are these correct [y]/n? y //确认正确
Trying to update options file: C:\Users\XJT\AppData\Roaming\MathWorks\MATLAB\R2010b\mexopts.bat
From template: C:\PROGRA~1\MATLAB\R2010b\bin\win32\mexopts\lccopts.bat
Done . . .
**************************************************************************
Warning: The MATLAB C and Fortran API has changed to support MATLAB
variables with more than 2^32-1 elements. In the near future
you will be required to update your code to utilize the new
API. You can find more information about this at:
http://www.mathworks.com/support/solutions/en/data/1-5C27B9/?solution=1-5C27B9
Building with the -largeArrayDims option enables the new API.
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>>
到此，matlab调用C的混合编程环境已经搭建好，下面举个简单例子：
#include
void mexFunction(int nlhs ,mxArray *plhs[] ,int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
mexPrintf("Hello word!");
}
把上面程序保存为一个C文件，如 hello.c
在command window下运行
>> mex hello.c
结束之后在current folder 窗口里会有一个hello.mexw32文件。
在command window下运行
>> hello()
Hello word!
一个简单的hello word程序已经完成。
程序很简单，但和我们平常写的C程序并不一样，程序必须包含mex.h头文件。
C的入口函数为mexFunction相当于我们常写的main函数，此函数没有返回值，必须是void型。
nlhs 为函数输出的个数，plhs为函数输出值，
nrhs 为函数输入的个数，prhs为函数参数值。
举例：
如.m函数为 function [x,y]=shiftX(a,b,c)
则在写成C语言，nlhs为2，plhs为x,y，nrhs为3，prhs为a,b,c
C函数如何引用参数：
如果是数组则用mxGetPr(prhs[loc]) //loc是参数的位置，如是第一个参数则为0，如第二个则为1
如果是单个数值mxGetScalar(prhs[loc])
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，使它能根据输入参数的变化给出不同的屏幕输出：
//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");
}
将这个程序编译通过后，执行hello(1),屏幕上会打出：
hello,world!
而hello(0)将会得到：
大家好！
个函数：mxGetScalar，调用方式如下：
i=mxGetScalar(prhs[0]);
"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。
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：
//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");
}
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类型的指针。
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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？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，就没法对它进行计算。 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：
//show.c 1.0
#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]); //获得指向矩阵的指针
M=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数
N=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数
for(i=0;i
{
for(j=0;j
mexPrintf("%4.3f ",data[j*M+i]);
mexPrintf("\n");
}
}
编译完成后，用下面的命令测试一下：
a=1:10;
b=[a;a+1];
show(a)
show(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，第一行的序数为零，Matlab里的矩阵元素b(i,j)在传递到C中的一维数组data后对应于data[j*M+i].
如果是多维数组并不能用Arr[i][j]的格式寻址，在参数在C里只是一维数组，一维数组按列排列，C语言是按行排列的，
如[a b c d;e f g h]C语言在内存中是按a b c d e f g h排列，而matlab是按 a e b f c g d h排列的。
如果要变成C语言可Arr[i][j]索引的格式，可用for循环转化，下面举个三维的例子：
for(i=0;i
inYg[i][j] = inY[inM*inN+j*inM+i];
inYb[i][j] = inY[2*inM*inN+j*inM+i];
}
转化前，只可以按inY[loc]索引，转换后可以按inYr[i][j]格式索引。
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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。
我这样理解，你输入的数据 实际上在matlab 中已经占有内存存储了，但是你现在要在mex 函数中将传入的数据进行传递，也就是说要复制给另外一个变量，那么另外一个变量实际是你在mex函数中新创建的，在matlab 函数中并没有分配空间，于是你要在这个变量分配一定的空间。
由于返回指针类型必须是mxArray，所以Matlab专门提供了一个函数：mxCreateDoubleMatrix来实现内存的申请，函数原型如下：
mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag)
m：待申请矩阵的行数
n：待申请矩阵的列数
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
//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;i
for(j=0;j
outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
}
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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程序中最经常遇到的一些函数，其余的详细情况清参考Apiref.pdf。
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/reverse.c 1.0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差。
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *inData;
double *outData;
int M,N;
//异常处理
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;i
}
在上面的异常处理中，使用了两个新的函数：
当然Matlab还提供了许多用于判断其他数据类型的函数，这里不加详述。
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mxArray数据进行操作的函数，如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而带mex前缀的则大多是与Matlab环境进行交互的函数，如mexPrintf，mexErrMsgTxt等等。了解了这一点，对在Apiref.pdf中查找所需的函数很有帮助。
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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：
int mexCallMATLAB(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, mxArray *prhs[],
const char *command_name);
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，
// set.c
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *inData;
mxArray *IN[1];
mxArray *OUT[1];
double *outData;
int M,N;
int i,j;
//异常处理
if(nrhs!=1)
mexErrMsgTxt("USAGE: b=rot(a)\n");
if(!mxIsDouble(prhs[0]))
mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!\n");
//计算转置
if(mexCallMATLAB(1,OUT,1,prhs,"'"))
mexErrMsgTxt("Error when compute!\n");
//根据输入参数数目决定是否显示
if(nlhs==0)
mexCallMATLAB(0,IN,1,OUT,"disp");
else
plhs[0]=OUT[0];
}
使用下面代码测试程序
mex set.c 编译
set([1 2 3 4 5])
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打印函数：
mexPrintf()相当于matlab的disp函数，
mexPrintf函数里需要打印的部分必须用""而不能用''
子函数的问题：
子函数有两种方式，一种采用return值得方式返回值
另一种方式为利用参数返回值，把需要return的值直接赋给形参。
多个.c文件的编译：
多个.c文件中只能存在一个mexFunction函数
可用mex ('a.c','b.c','d.c')的格式编译