matlab调用c语言

问题描述

精选答案

如果我有一个用C语言写的函数，实现了一个功能，如一个简单的函数：

doubleadd(doublex,doubley){

returnx+y;

}

现在我想要在Matlab中使用它，比如输入：

>>a=add(1.1,2.2)

3.3000

要得出以上的结果，那应该怎样做呢？

解决方法之一是要通过使用MEX文件，MEX文件使得调用C函数和调用Matlab的内置函数一样方便。MEX文件是由原C代码加上MEX文件专用的接口函数后编译而成的。

可以这样理解，MEX文件实现了一种接口，它把在Matlab中调用函数时输入的自变量通过特定的接口调入了C函数，得出的结果再通过该接口调回Matlab。该特定接口的操作，包含在mexFunction这个函数中，由使用者具体设定。

所以现在我们要写一个包含add和mexFunction的C文件，Matlab调用函数，把函数中的自变量（如上例中的1.1和2.2）传给mexFunction的一个参数，mexFunction把该值传给add，把得出的结果传回给mexFunction的另一个参数，Matlab通过该参数来给出在Matlab语句中调用函数时的输出值（如上例中的a）。

比如该C文件已写好，名为add.c。那么在Matlab中，输入：

>>mexadd.c

就能把add.c编译为MEX文件（编译器的设置使用指令mex-setup），在Windows中，MEX文件类型为mexw32，即现在我们得出add.mexw32文件。现在，我们就可以像调用M函数那样调用MEX文件，如上面说到的例子。所以，通过MEX文件，使用C函数就和使用M函数是一样的了。

我们现在来说mexFunction怎样写。

mexFunction的定义为：

voidmexFunction(

intnlhs,

mxArray*plhs[],

intnrhs,

constmxArray*prhs[]){

}

可以看到，mexFunction是没返回值的，它不是通过返回值把结果传回Matlab的，而是通过对参数plhs的赋值。mexFunction的四个参数皆是说明Matlab调用MEX文件时的具体信息，如这样调用函数时：

>>b=1.1;c=2.2;

>>a=add(b,c)

mexFunction四个参数的意思为：

nlhs=1，说明调用语句左手面（lhs－lefthandside）有一个变量，即a。

nrhs=2，说明调用语句右手面（rhs－righthandside）有两个自变量，即b和c。

plhs是一个数组，其内容为指针，该指针指向数据类型mxArray。因为现在左手面只有一个变量，即该数组只有一个指针，plhs[0]指向的结果会赋值给a。

prhs和plhs类似，因为右手面有两个自变量，即该数组有两个指针，prhs[0]指向了b，prhs指向了c。要注意prhs是const的指针数组，即不能改变其指向内容。

因为Matlab最基本的单元为array，无论是什么类型也好，如有doublearray、cellarray、structarray……所以a,b,c都是array，b=1.1便是一个1x1的doublearray。而在C语言中，Matlab的array使用mxArray类型来表示。所以就不难明白为什么plhs和prhs都是指向mxArray类型的指针数组。

完整的add.c如下：

//add.c

#include

"mex.h

"//使用MEX文件必须包含的头文件

//执行具体工作的C函数

doubleadd(doublex,doubley){

returnx+y;

}

//MEX文件接口函数

voidmexFunction(

intnlhs,

mxArray*plhs[],

intnrhs,

constmxArray*prhs[]){

double*a;

doubleb,c;

plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);

a=mxGetPr(plhs[0]);

b=*(mxGetPr(prhs[0]));

c=*(mxGetPr(prhs));

*a=add(b,c);

}

mexFunction的内容是什么意思呢？我们知道，如果这样调用函数时：

>>output=add(1.1,2.2);

在未涉及具体的计算时，output的值是未知的，是未赋值的。所以在具体的程序中，我们建立一个1x1的实double矩阵（使用mxCreateDoubleMatrix函数，其返回指向刚建立的mxArray的指针），然后令plhs[0]指向它。接着令指针a指向plhs[0]所指向的mxArray的第一个元素（使用mxGetPr函数，返回指向mxArray的首元素的指针）。同样地，我们把prhs[0]和prhs所指向的元素（即1.1和2.2）取出来赋给b和c。于是我们可以把b和c作自变量传给函数add，得出给果赋给指针a所指向的mxArray中的元素。因为a是指向plhs[0]所指向的mxArray的元素，所以最后作输出时，plhs[0]所指向的mxArray赋值给output，则output便是已计算好的结果了。

上面说的一大堆指向这指向那，什么mxArray，初学者肯定都会被弄到头晕眼花了。很抱歉，要搞清楚这些乱糟糟的关系，只有多看多练。

实际上mexFunction是没有这么简单的，我们要对用户的输入自变量的个数和类型进行测试，以确保

输入正确。如在add函数的例子中，用户输入chararray便是一种错误了。

从上面的讲述中我们总结出，MEX文件实现了一种接口，把C语言中的计算结果适当地返回给Matlab罢了。当我们已经有用C编写的大型程序时，大可不必在Matlab里重写，只写个接口，做成MEX文件就成了。另外，在Matlab程序中的部份计算瓶颈（如循环），可通过MEX文件用C语言实现，以提高计算速度。