MATLAB实战 | MEX文件

应用接口是MATLAB与其他语言相互调用各自函数的方法，MEX文件使MATLAB程序中可以调用或链接其他语言编写的函数，而MATLAB引擎使其他语言程序中可以调用MATLAB函数。

01、MEX文件

MEX是MATLAB Executable的缩写，是MATLAB中用于调用其他语言编写的程序的接口。用其他语言编写的MEX程序经过编译，生成MEX文件，可以作为MATLAB的扩展函数。MEX文件能够在MATLAB环境中调用，在用法上和MATLAB函数类似，但MEX文件优先于MATLAB函数执行。下面以C++为例，介绍MEX库函数、MEX源程序的构成、编译MEX源程序以及调用MEX文件的方法。

1. MEX函数

MEX库函数用于MEX程序与MATLAB环境交换数据和从MATLAB工作空间获取相应信息。所有MEX函数均在MATLAB的子文件夹extern＼include中的头文件mex.h得到声明。表1列出了C/C++语言常用MEX函数及功能。

■ 表1 C/C++语言常用MEX函数及功能

2. MEX文件源程序的建立

MEX文件源程序由如下两个部分组成。
(1) 入口子程序。入口子程序的默认名字mexFunction，其作用是在MATLAB系统与被调用的外部子程序之间建立联系，定义被MATLAB调用的外部子程序的入口地址、MATLAB系统和子程序传递的参数等。入口子程序的定义格式如下： 

void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
}

 入口子程序有4个参数。nlhs定义输出结果的个数，plhs指向用于返回输出结果的变量，nrhs定义输入参数的个数，prhs指向存储输入参数的变量。prhs和plhs都是指向mxArray对象的指针，C++程序与MATLAB工作空间交换数据必须使用mxArray对象，对象各成员的值默认为double类型。
(2) 计算子程序。计算子程序包含所有完成计算功能的程序，由入口子程序调用。计算子程序的定义格式和其他C/C++子程序的定义格式相同。
头文件mex.h中包含了所有的MEX函数声明，因此在文件首部需要加入宏命令：

#include "mex.h"

 下面用一个实例说明MEX文件的基本结构。
【例1】用C++编写求两个数的最小公倍数的MEX文件源程序，并编译生成MEX文件。调用该MEX文件，求两个整数的最小公倍数。
程序如下：

# include "mex.h"
//求最小公倍数子程序
double com_multi(double *x,double *y){
int a, b, c, d; a = int(*x); b= int(*y); c=a>=b?a:b; d=c;
while (c%a!=0 || c%b!=0)
c=c+d; return c;

//入口子程序
void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs[ ], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
double *result; int m,n, i;
//检查参数数目是否正确 if(nrhs!= 2) {
mexErrMsgTxt("输入参数应有两个!");return;
}
if(nlhs!= 1) {
mexErrMsgTxt("应有一个输出参数!");return;
//检查输入参数的类型 for(i= 0;i<2;i++){
m= int(mxGetM(prhs[i])); n = int(mxGetN(prhs[i]));
if( mxIsClass(prhs[i],"int") || !(m ==1 &&n==1)){
mexErrMsgTxt("输入参数必须是一个数.");
}
}
//准备输出空间
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL); result= mxGetPr(plhs[0]);//计算
*result= com_multi(mxGetPr(prhs[0]),mxGetPr(prhs[1]));

 将以上程序保存到当前文件夹，文件名为TryMex.cpp。

3. MEX文件源程序的编译

MEX文件源程序的编译需要具备两个条件：一是要求已经安装MATLAB应用程序接口组件及其相应的工具，另一个是要求有合适的C/C++语言编译器。
编译MEX文件源程序有两种方法：一是利用MATLAB提供的编译器，二是利用其他编译工具，如Microsoft Visual Studio。若使用MATLAB提供的编译器，则编译MEX源程序使用mex命令。例如，编译例1的MEX源程序，在MATLAB命令行窗口输入如下命令：

>> mex TryMex.cpp

系统使用默认编译器编译源程序，编译成功，将在当前文件夹下生成与源程序同名的MEX文件TryMex.mexw64。扩展名.mexw64表示生成的是一个可以在64位Windows系统下运行的MEX文件。
调用MEX文件的方法和调用M函数的方法相同。例如，在MATLAB命令行窗口输入以下命令测试上述MEX文件：

>> z = TryMex(8,34)
z = 136