matlab和C/C++混合编程

时间:2022-09-22 09:16:14

  最近的项目需要matlab和C的混合编程,经过一番努力终于完成了项目要解决的问题。现在就将Mex的一些经验总结一下,当然只是刚刚开始,以后随着学习的深入继续添加。首先讲讲写Mex的一些常规规定,然后我们会重点关注混合编程中最难解决数据的问题--结构到底如何转换,并且后面会重点说一下自己的程序。

一、Mex的结构

先看一个简单的程序(该程序保存在matlab主目录下名字是mexDemon.cpp,或者在主目录下新建一个.cpp文件):

#include "mex.h"  
//加入头文件,该头文件在VS2010中无法include,但是不影响其在matlab中的编译,反而在matlab编译还需要include它
#include <vector>
using namespace std;

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
//mexFunction就类似于main函数
{
//nlhs代表的是输出参数的个数
//plhs是一个指针数组,里面的指针指向mxArray类型,每一个指针指向一个输出
//nrhs代表的是输入参数的个数
//prhs是一个指针数组,里面的指针指向mxArray类型,每一个指针指向一个输入

  vector<vector<double> > array2d;
double *z;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix( 5, 6, mxREAL);//第一个输出是一个5*6的矩阵
z = mxGetPr(plhs[0]);//获得矩阵的第一个元素的指针
array2d.resize(5);
int ii = 0;
for(int i = 0; i < 5; i++){
for(int j = 0; j < 6; j++){
z[i*6 + j] = ii; //指针访问矩阵是列优先的,请自己循环程序和分析输出结果
ii++;
}
}
}

/*
*ans =

0 5 10 15 20 25
1 6 11 16 21 26
2 7 12 17 22 27
3 8 13 18 23 28
4 9 14 19 24 29
*/

然后对Matlab编译应用程序mex的编译器进行设置,在命令窗口输入 Mex –setup。 然后跟着步骤走选择合适的编译器即可。

设置完编译器之后在命令窗口输入Mex mexDemon.cpp 进行编译生成.mexw64文件,生成之后便可以直接调用了,例如本例子可以这样调用,就是直接在命令窗口输入 a = mexDemon(); 返回值如上。


 二、C和Matlab的数据结构的转换

(1)数值的传递

matlab -> c++

x = mxGetScalar(prhs[0]);//该函数获取matlab传递过来的数值;

 c++ -> matlab

plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);//创建返回的矩阵,范围plhs[0]为mxArray类型
y = mxGetPr(plhs[0]);//获取返回plhs[0]的数据地址,其后可以修改y的值就可以返回了

一个实例(numDemon.cpp):

#include "mex.h"

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
int x = mxGetScalar(prhs[0]); //将第一个输入参数转为Scalar标量,也就是单数值
printf("%d\n", x); //打印

double *y;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL); //让第一个输出参数指向一个1*1的矩阵
y = mxGetPr(plhs[0]); //获得矩阵的第一个元素的指针
*y = 10; //将其赋值为10
}

 如下图在命令窗口编译:

matlab和C/C++混合编程


 (2)矩阵的传入与传出

关于传出(c++到Matlab, 就是第一个例子),下面可以再给一个例子是如何从matlab传入到c++,看下面这段代码:

#include "mex.h"

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
double *dataCursor;
vector<vector<double> > parms;

dataCursor = mxGetPr(prhs[0]); //得到输入矩阵的第一个元素的指针
int mrows = mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行
int ncols = mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列
printf("%d_%d\n", mrows, ncols); //打印行和列

parms.resize(mrows); //初始化
for(int i = 0; i < mrows; i++){
parms[i].resize(ncols);
}

for(int i = 0; i < mrows; i++){
for(int j = 0; j < ncols; j++){
parms[i][j] = dataCursor[j * mrows + i]; //拷贝矩阵的元素到vector of vector
}
}

}

 同样在命令窗口编译即可。

 


(3)字符串的传入与传出

matlab -> c++ (传入)

char *input_buf;
input_buf = mxArrayToString(prhs[0]);//使用mxArrayToString将mxArray转换为c、c++字符串

 c++ -> matlab (传出)

char *output_buf;//定义字符串缓存
size_t buflen = (mxGetM(prhs[0]) * mxGetN(prhs[0])) + 1;//获取字符串长度,mxGetM获取行数,mxGetN获取列数
output_buf=mxCalloc(buflen, sizeof(char));//使用mxCalloc分配输出字符串数组
plhs[0] = mxCreateString(output_buf);//使用mxCreateString创建mxArray输出
mxfree(output_buf);

 一个实例(strDemon.cpp)

#include "mex.h"
void revord(char *input_buf, size_t buflen, char *output_buf)
{
mwSize i;
if (buflen == 0) return;

for(i=0;i<buflen-1;i++)
*(output_buf+i) = *(input_buf+buflen-i-2);
}

void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
char *input_buf, *output_buf;
size_t buflen;

buflen = (mxGetM(prhs[0]) * mxGetN(prhs[0])) + 1; //因为本程序是翻转字符串,所以输入输出字符串的长度应该一样

output_buf=mxCalloc(buflen, sizeof(char)); //申请空间

input_buf = mxArrayToString(prhs[0]); //获得输入字符串

revord(input_buf, buflen, output_buf); //翻转字符串

plhs[0] = mxCreateString(output_buf);
mxFree(input_buf);
return;
}

同样编译一下即可。 

 


(4)cell的传入

#include "mex.h"

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
mwSize cellNdim = mxGetNumberOfDimensions(prhs[0]); //这里介绍两个函数mxGetNumberOfDimensions和mxGetDimensions
const int *cellColPtr = mxGetDimensions(prhs[0]);
//mxGetDimensions: 就是返回一个指针ptr,每一个指针所指向的值是每一个维度的元素个数。例如有矩阵3*2的矩阵,那么*(ptr)为3,*(ptr+1)为2.
//mxGetNumberOfDimensions: 返回mxArray的维度。
 int cellNRow = *(label_dims);
int cellNCol = *(label_dims + 1);

mxArray *ptr;
ptr = mxGetCell(prhs[0], 0); //获取cell的第0个元素,返回一个mxArray指针,第二个参数代表cell中元素的下标

mxArray *cellOfCell;
cellOfCell = mxGetCell(ptr, 0); //当然cell里面可以还是cell,那么应该再样写

mxArray *cellOfStr;
char *chTmp;
cellOfStr = mxGetCell(prhs[0], 0); //当然cell里面可以是字符串
chTmp = mxArrayToString(cellOfStr);
printf("%s\n", chTmp);
}

 后面待补充结构体和cell数组的传出,暂时还没遇到这样的需求。再贴上几个参考网址:

1.http://blog.sina.com.cn/s/blog_9db9f81901013yv2.html

2.http://blog.sina.com.cn/s/blog_80202a090100uhup.html