C-MEX程序编写学习笔记

C-MEX程序编写学习笔记胡荣春2006-10-111MEX文件简介在MATLAB中可调用的C或Fortran语言程序称为MEX文件。MATLAB可以直接把MEX文件视为它的内建函数进行调用。MEX文件是动态链接的子例程，MATLAB解释器可以自动载入并执行它。MEX文件主要有以下用途：1．对于大量现有的C或者Fortran程序可以无须改写成MATLAB专用的M文件格式而在MATLAB中执行。2．对于那些MATLAB运算速度过慢的算法，可以用C或者Frotran语言编写以提高效率。2一个MEX文件例子#includemex.h/*timestwo.c本MEX文件的目的是实现timestwo的功能*/voidtimestwo(doubley[],doublex[]){y[0]=2.0*x[0];}/*下面这个mexFunction的目的是使MATLAB知道如何调用这个timestwo函数*/voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[])/*nlhs是MATLAB命令行方式下输出参数的个数；*plhs[]是MATLAB命令行方式下的输出参数；nrhs是MATLAB命令行方式下输入参数的个数；*prhs[]是MATLAB命令行方式下的输入参数；*/{double*x,*y;//double指针类型不能改变！！intmrows,ncols;/*Checkforpropernumberofarguments.*/if(nrhs!=1)mexErrMsgTxt(Oneinputrequired.);elseif(nlhs1)mexErrMsgTxt(Toomanyoutputarguments);/*在MATLAB命令行方式下，本MEX文件的调用格式是y=timestwo(x)输入参数（x）个数＝1，输出参数（y）个数＝1，所以在程序一开始就检查nrhs是否＝1以及nlhs是否1（因为MATLAB有一个缺省输出参数ans，所以nlhs可以=0*/mrows=mxGetM(prhs[0]);/*获得输入矩阵的行数*/ncols=mxGetN(prhs[0]);/*获得输入矩阵的列数*/if(!mxIsDouble(prhs[0])||mxIsComplex(prhs[0])||!(mrows==1&&ncols==1))mexErrMsgTxt(Inputmustbeanoncomplexscalardouble.);/*判断输入矩阵是否是double类，以及它是否只包括单个元素*//*为输出创建一个矩阵，显然这个矩阵也应该是1x1的*/plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(mrows,ncols,mxREAL);x=mxGetPr(prhs[0]);/*获得指向输入/输出矩阵数据的指针*/y=mxGetPr(plhs[0]);timestwo(y,x);/*调用C函数timestwo(y,x)*/}把上面这个文件timestwo.c编辑完成后，在matlab命令行里输入：mextimestwo.cmatlab会提示你选择一个编译器进行编译，如果安装了VC，则选择VC++即可。编译完成后会在同一目录下生成同名的动态链接库文件timestwo.dll。此后再输入“mex***.c”编译mex文件时将不再提示用户选择编译器，而自动选择默认的编译器编译。若想改变编译器进行编译，可输入“mextimestwo.c–setup”。编译完成后即可使用此动态链接库了。在MATLAB命令行下输入：x=2;y=timestwo(x)将会显示：y=43MEX文件格式详解首先编制自己的C算法程序，紧跟着定义mexFunction函数，mexFunction的定义法唯一，它只能是如下形式:voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[])其名称和参数类型不许有任何改变，在mexFunciton函数中可以调用你刚定义好的C程序。3.1参数定义以上面的timestwo.c文件为例，当编译完成后在matlab命令行输入“y=timestwo(x)”时，matlab便随即加载timestwo.dll动态链接库文件。timestwo.dll加载完成后首先执行mexFunciton函数，并把输入参数x的值“2”传递给prhs[0]，输入参数的个数“1”传递给plhs。由于matlab里的变量都是以double类型存储的，故mex程序里所有输入输出参数对应的C类型均应为double。这也是为什么上例中定义“double*x,*y;”必须为double指针类型的原因。而且还要注意，必须是double指针，不能仅为double。3.2输入输出参数检查接下来可以做输入参数的检查，确定输入参数的个数是否符合定义，否则给出错误提示信息。3.3参数挂接参数检查完成以后就是对应输入输出参数的挂接(一时想不到更好的词，此处暂借用“挂接”一词表达如下所述的意思)：/*为输出创建一个矩阵，显然这个矩阵也应该是1x1的*/plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(mrows,ncols,mxREAL);x=mxGetPr(prhs[0]);/*获得指向输入/输出矩阵数据的指针*/y=mxGetPr(plhs[0]);这里首先给输出参数创建了一个矩阵。注意，不论输出的是一个矩阵还是一个标量，都必须为所有的输出参数创建单独的矩阵。如果是标量，则创建的时候把行和列都设为1即可：mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);之所以这样做的原因是matlab里面每个变量都是以矩阵形式存在的。prhs[]和plhs[]是不能直接在程序中使用的，必须要定义对应的指针变量。故而要对接口参数的指针和程序中使用参数的指针进行挂接，也就是“x=mxGetPr(prhs[0]);”语句所做的工作。看到这里就应该明白为什么voidmexFunction函数里面所有的输入输出参数都必须定义为double指针的原因了吧。因为所有定义的参数必须要和prhs[]、plhs[]进行挂接。3.4调用功能函数参数挂接完成以后就可以调用自己编写的功能函数了：timestwo(y,x);/*调用C函数timestwo(y,x)*/这里需要注意，调用的输入参数与定义的参数要相符。如timestwo()函数的定义如下：voidtimestwo(doubley[],doublex[])两个参数均为指针类型，故调用的时候“timestwo(y,x);”输入的是“y,x”两个指针。而如果timestwo()函数的定义为：voidtimestwo(doubley[],doublex)则说明输入参数x应该为double类型的变量，这时的输入参数可写为：timestwo(y,x[0]);3.5功能函数的编写功能函数的编写取决于用户要完成的功能。这里值得提出来说明的有以下2点：(1)功能函数名和最终在matlab里调用的函数名没有直接联系，而只于mexFunction里调用的函数名有关系。Matlab调用的函数名取决于最后生成的dll文件名，而这个文件名可以任意更改(但首字母不能为数字)。(2)功能函数没有返回值，是void类型，而整个dll模块最终返回给matlab的输出参数是包含在功能函数的输入参数中的。由前面介绍的输入输出参数需要挂接的原因，故功能函数的输入参数中对应的最终输出参数必须定义为double指针类型，如：“voidtimestwo(doubley[],doublex)”。其中y是最终的输出参数，必须为double指针类型，而从matlab里传来的输入参数，则视情况而定是否需要定义为指针类型。3.6第二个MEX文件例子这个例子是完成dijkstra最短路径算法的程序。#includemex.h/*求网络中所有节点到指定节点的最短路，Dijkstra算法*/#defineINFN1000#defineINFI10000voidf_dijkstra_all(double*w,double*D,unsignedlongn,unsignedlongp){unsignedlongi,j,wtmp,pnew,nu=n-1,np=1;//np为已知距离节点数，nu为未知距离节点数,IDp为已知节点IDunsignedlongIDu[INFN],IDp[INFN];//未知节点IDu,已知节点IDpp--;IDp[0]=p;for(i=0;in;i++){w[i]=D[n*i+p];if(ip)IDu[i]=i;elseIDu[i]=i+1;}while(nu){wtmp=INFI;for(i=0;inu;i++){for(j=0;jnp;j++)if(w[IDp[j]]+D[n*IDp[j]+IDu[i]]w[IDu[i]])w[IDu[i]]=w[IDp[j]]+D[n*IDp[j]+IDu[i]];if(w[IDu[i]]INFI&&w[IDu[i]]wtmp){wtmp=w[IDu[i]];pnew=i;}}if(wtmpINFI){IDp[j]=IDu[pnew];np++;for(i=0;inu;i++)//IDu(pnew)=[];if(i=pnew)IDu[i]=IDu[i+1];nu--;}elsenu=0;}}/*下面这个mexFunction的目的是使MATLAB知道如何调用这个函数*/voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]){if(nrhs!=3)mexErrMsgTxt(Threeinputrequired.);elseif(nlhs1)mexErrMsgTxt(Toomanyoutputarguments);//mrows=mxGetM(prhs[0]);/*获得输入矩阵的行数*/ncols=mxGetN(prhs[0]);/*获得输入矩阵的列数*/if(mxIsComplex(prhs[0]))mexErrMsgTxt(Inputmustbeanoncomplex.);/*判断输入矩阵是否为复数*/plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,ncols,mxREAL);/*为输出创建一个矩阵*/D=mxGetPr(prhs[0]);/*获得指向输入/输出矩阵数据的指针*/n=mxGetPr(prhs[1]);p=mxGetPr(prhs[2]);w=mxGetPr(plhs[0]);f_dijkstra_all(w,D,n[0],p[0]);/*调用C函数*/}4补充说明在编写功能函数时，需要特别注意得是：matlab中的矩阵传递到C中变成数组时，元素的排列顺序是先列后行！举个例子：把某个矩阵D作为输入参数，此矩阵为：D＝[123456]而把此输入参数挂载到某个定义好的double指针变量Dp后，依次写出Dp所指向的元素，你会发现：Dp[0]=1Dp[1]=4Dp[2]=2Dp[3]=5Dp[4]=3Dp[5]=6所以要正确无误的引用原来矩阵中第i行第j列的元素，应使用Dp[i-1+(j-1)*n]。其中n为矩阵的行数。参考文献MATLAB与C的接口问题分类:我的技术我做主,北京理工大学BBS1一月二月三月产品名称数量金额利润产品名称数量金额利润产品名称数量金额利润合计合计合计四月五月六月产品名称数量金额利润产品名称数量金额利润产品名称数量金额利润合计合计合计下午13：00—17：00B．实行不定时工作制的员工，在保证完成甲方工作任务情况下，经公司同意,可自行安排工作和休息时间。3．1．2打卡制度3.1.2.1公司实行上、下班指纹录入打卡制度。全体员工都必须自觉遵守工作时间，实行不定时工作制的员工不必打卡。3.1.2.2打卡次数：一日两次，即早上上班打卡