Matlab中Mex文件的創(chuàng)建和使用方法

1、1九、九、MATLAB編譯器和編譯器和Notebookv編譯編譯器概述器概述v編譯編譯器的安裝和配置器的安裝和配置v創(chuàng)創(chuàng)建建MEX文件文件 v創(chuàng)創(chuàng)建獨(dú)立的外部程序建獨(dú)立的外部程序EXE文件文件vNotebook29.1 編譯器概述編譯器概述 MATLAB編譯器（The MATLAB Compiler,MCC）可以將M文件轉(zhuǎn)化為C或C源代碼，然后進(jìn)一步編譯鏈接成MEX文件或可執(zhí)行程序或共享庫文件。編譯后可以大大提高程序的運(yùn)行效率，甚至可以脫離MATLAB環(huán)境運(yùn)行程序。 編譯器主要包括： 將C源碼文件生成MEX文件的mex編譯器； 將C源碼文件生成可獨(dú)立運(yùn)行文件的mbuild編譯器； 可以將M文件

2、轉(zhuǎn)換成C源碼文件并調(diào)用mex或mbuild編譯器生成MEX文件或exe可執(zhí)行程序的mcc編譯器。9.1.1 編譯器的功能編譯器的功能產(chǎn)生源代碼，進(jìn)而生成產(chǎn)生源代碼，進(jìn)而生成MEX文件文件。 MEX文件可以提高運(yùn)行速度，并且可以隱藏文件算法，避免非法修改源文件。2 . 產(chǎn)生產(chǎn)生C或或C源碼，進(jìn)而生成獨(dú)立的外部應(yīng)用程序（源碼，進(jìn)而生成獨(dú)立的外部應(yīng)用程序（EXE文件）。文件）。 該程序無需MATLAB環(huán)境支持，如果源M文件使用了繪圖指令，則需要圖形庫支持。3. 產(chǎn)生產(chǎn)生C MEX的的S函數(shù)。函數(shù)。加快Simulink中自定義的S函數(shù)模塊的運(yùn)行速度。4. 產(chǎn)生產(chǎn)生C共享庫（動(dòng)態(tài)鏈接庫、共享庫（動(dòng)態(tài)鏈接

3、庫、DLL）或）或C+靜態(tài)庫。靜態(tài)庫。 它們的使用無需MATLAB環(huán)境支持，但需要MATLAB的數(shù)學(xué)庫。39.1.2 編譯器的局限性編譯器的局限性不支持M腳本文件的編譯。不支持用戶自定義的對(duì)象。不支持eval,input,inline等函數(shù)。不支持Java接口。9.2.1 配置配置MATLAB編譯器的前提準(zhǔn)備編譯器的前提準(zhǔn)備1. 計(jì)算機(jī)必須安裝有計(jì)算機(jī)必須安裝有ANSIC/C+編譯器。編譯器。下面任何一種C/C+編譯器均可。l Microsoft Visual C/C+5.0以上版本。l Borland C/C+5.0以上版本。l LCC C (MATLAB自帶，只能用于生成MEX文件）。2.

4、 在安裝在安裝MATLAB時(shí)，選中組件時(shí)，選中組件l MATLAB Compilerl C/C+ Math Libraryl MATLAB C/C+ Graphics Library9.2 編譯器的安裝和配置編譯器的安裝和配置49.2.2 為產(chǎn)生為產(chǎn)生MEX文件進(jìn)行預(yù)配置文件進(jìn)行預(yù)配置 要實(shí)現(xiàn)從M文件到MEX文件的轉(zhuǎn)換，就必須先對(duì)M編譯器進(jìn)行正確設(shè)置。預(yù)配置包括兩個(gè)過程：一是根據(jù)外部編譯器的類型、軟件位置對(duì)M編譯器進(jìn)行設(shè)置；二是利用MATLAB提供的標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)用戶設(shè)置加以驗(yàn)證。1. 對(duì)對(duì)MATLAB編譯器應(yīng)用程序編譯器應(yīng)用程序mex的配置的配置啟動(dòng)配置：在MATLAB指令窗口運(yùn)行mex-set

5、up 命令mex-setupSelect a compiler: 1 Lcc C version 2.4 in C:MATLAB6P5syslcc 2 Microsoft Visual C/C+ version 6.0 in D:Program FilesMicrosoft Visual Studio 0 None Compiler:2The default options file: D:Documents and SettingsslluApplication DataMathWorksMATLABR13mexopts.bat is being updated from C:MATLAB6

6、P5BINWIN32mexoptsmsvc60opts.bat. Installing the MATLAB Visual Studio add-in . Updated D:Program FilesMicrosoft Visual Studiocommonmsdev98templateMATLABWizard.awx from C:MATLAB6P5BINWIN32MATLABWizard.awx 52. 驗(yàn)證配置的正確性驗(yàn)證配置的正確性 驗(yàn)證分兩步進(jìn)行：首先驗(yàn)證mex命令是否可以將C源碼轉(zhuǎn)換成MEX文件；然后再驗(yàn)證mcc命令是否可以將M文件轉(zhuǎn)換成MEX文件。mcc命令可以在M文件轉(zhuǎn)換成C

7、源碼后，自動(dòng)調(diào)用mex命令，將C源碼轉(zhuǎn)換成MEX文件。 利用MATLAB自帶的yprime.c和yprime.m來驗(yàn)證mex和mcc命令。mex my_yprime.c %由my_yprime.c文件生成my_yprime.dll文件my_yprime(1,1:4) %運(yùn)行my_yprime.dll文件ans= 2.0000 8.9685 4.000 -1.0947（1）驗(yàn)證mex應(yīng)用程序 先將externexamplemex目錄下的yprime.c文件復(fù)制到自己的目錄下，并改名為my_yprime.c。which my_yprime %獲得my_yprime.dll文件的位置信息D:Docu

8、ments and SettingsslluMy DocumentsMATLABMYFILEmexmy_yprime.dllclear my_yprime.dll %刪除my_yprime.dll文件（2）驗(yàn)證mcc應(yīng)用程序 先將externexamplemex目錄下的yprime.m文件復(fù)制到自己的目錄下，并改名為my_yprime_m.m。6mcc-x my_yprime_mmy_yprime_m(1,1:4)ans= 2.0000 8.9685 4.000 -1.0947which my_yprime_mD:Documents and SettingsslluMy DocumentsMA

9、TLABMYFILEmexmy_yprime_m.dll9.2.2 為產(chǎn)生獨(dú)立外部應(yīng)用程序進(jìn)行預(yù)配置為產(chǎn)生獨(dú)立外部應(yīng)用程序進(jìn)行預(yù)配置 要實(shí)現(xiàn)從M文件到獨(dú)立外部應(yīng)用程序的轉(zhuǎn)換，也必須先對(duì)MATLAB編譯器進(jìn)行正確設(shè)置。預(yù)配置包括兩個(gè)過程：一是根據(jù)外部編譯器的類型、軟件位置對(duì)MATLAB編譯器進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)對(duì)MATLAB C數(shù)學(xué)函數(shù)庫進(jìn)行選擇；二是利用MATLAB提供的標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)用戶設(shè)置加以驗(yàn)證。1. 對(duì)對(duì)MATLAB編譯器應(yīng)用程序編譯器應(yīng)用程序mbuild的配置的配置啟動(dòng)配置：在MATLAB指令窗口運(yùn)行mbuild-setup 命令mbuild-setupSelect a compiler: 1

10、 Lcc C version 2.4 in C:MATLAB6P5syslcc 2 Microsoft Visual C/C+ version 6.0 in D:Program FilesMicrosoft Visual Studio 0 None Compiler: 2 The default options file: D:Documents and SettingsslluApplication DataMathWorksMATLABR13compopts.bat is being updated from C:MATLAB6P5BINWIN32mbuildoptsmsvc60compp

11、.bat. 72. 驗(yàn)證配置的正確性驗(yàn)證配置的正確性 驗(yàn)證分兩步進(jìn)行：首先驗(yàn)證mbuild命令是否可以將C源碼轉(zhuǎn)換成EXE文件；然后再驗(yàn)證mcc命令是否可以將M文件轉(zhuǎn)換成EXE文件。mcc命令可以在M文件轉(zhuǎn)換成C源碼后，自動(dòng)調(diào)用mbuild命令，將C源碼轉(zhuǎn)換成EXE文件。 利用MATLAB自帶的ex1.c和hello.m來驗(yàn)證mbuild和mcc命令。（1）驗(yàn)證mex應(yīng)用程序 先將externexamplecmath目錄下的ex1.c文件復(fù)制到自己的目錄下，并改名為my_ex1.c。mbuild my_ex1.c %生成my_ex1.exe文件在Windows的DOS窗口運(yùn)行my_ex1.ex

12、e文件查看其正確性。（2）驗(yàn)證mcc應(yīng)用程序 先將externexamplecompiler目錄下的hello.m文件復(fù)制到自己的目錄下，并改名為my_hello.m。mcc -p my_hello.m在Windows的DOS窗口運(yùn)行my_hello.exe文件查看其正確性。D:Documents and SettingsslluMy DocumentsMATLABMYFILEmexmy_ex1 1 3 5 2 4 6 1.0000+7.0000i 4.0000+10.0000i 2.0000+8.0000i 5.0000+11.0000i 3.0000+9.0000i 6.0000+12.0

13、000iD:Documents and SettingsslluMy DocumentsMATLABMYFILEmexmy_ex1Hello,World89.3 創(chuàng)建創(chuàng)建MEX文件文件 創(chuàng)建創(chuàng)建MEX文件有兩種方法文件有兩種方法：l 利用C源碼編輯器編寫C語言MEX文件，經(jīng)過mex命令編譯鏈接得到MEX文件。l 利用M文件編輯器編寫M函數(shù)文件，經(jīng)過mcc命令編譯鏈接得到MEX文件。 MEX文件的優(yōu)點(diǎn)文件的優(yōu)點(diǎn)：l 運(yùn)行速度快，利用C代碼實(shí)現(xiàn)循環(huán)體要比MATLAB快很多；l 對(duì)于已存在的C或FORTRAN子程序，可以通過MEX文件在MATLAB環(huán)境中直接調(diào)用，而不必重新編寫M文件 ；l 對(duì)于A/

14、D、D/A卡，或其它PC硬件，可以直接用MEX文件進(jìn)行訪問 ；l 利用MEX文件，可以使用如Windows用戶圖形界面等資源。 9.3.1 C語言語言MEX文件的構(gòu)成文件的構(gòu)成 程序的構(gòu)成主要由入口子程序和計(jì)算功能子程序兩部分組成。void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs, int nrhs, const mxArray*prhs ) /*用來完成MATLAB與計(jì)算子程序之間通信任務(wù)的代碼*/ (1) 入口子程序 入口子程序必須是mexFunction，其構(gòu)成形式為： mexFunction函數(shù)的參數(shù)含義為：nrhs：為輸入?yún)?shù)的數(shù)目。prhs：為輸入

15、參數(shù)數(shù)組，是指針數(shù)組。nlhs：為輸出參數(shù)的數(shù)目。plhs：為輸出參數(shù)數(shù)組，是指針數(shù)組。 9入口子程序的作用是在MATLAB系統(tǒng)與被調(diào)用的外部子程序之間建立通信聯(lián)系。 (2) 計(jì)算功能子程序 計(jì)算功能子程序包含所有的實(shí)際需要完成的功能源代碼，可以是用戶以前所編寫的算法和程序，以函數(shù)的形式存在。 C語言MEX文件必須包含mex.h庫：include”mex.h”。mex.h庫中包含了C語言MEX文件所需要的mex-函數(shù)和matrix.h庫（定義了mx-函數(shù)）。 mex-和mx-函數(shù)是MATLAB提供與外界程序接口的函數(shù)。mx-函數(shù)用來實(shí)現(xiàn)MATLAB的矩陣操作；mex-函數(shù)用來實(shí)現(xiàn)從MATLAB

16、環(huán)境中獲取矩陣數(shù)據(jù)并返回信息。9.3.2 C語言語言MEX文件的建立文件的建立timestwo.c#include mex.h“/*計(jì)算功能子程序timestwo，計(jì)算一個(gè)數(shù)的兩倍*/void timestwo(double y, double x) y0 = 2.0*x0;/*入口子程序mexFunction*/void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs, int nrhs, const mxArray *prhs ) double *x,*y; int mrows,ncols;10/* 檢查輸入輸出參數(shù) */ if(nrhs!=1) mexErrMs

17、gTxt(One input required.); else if(nlhs1) mexErrMsgTxt(Too many output arguments); /* 輸入只能是一個(gè)雙精度型的實(shí)數(shù)*/ mrows = mxGetM(prhs0); ncols = mxGetN(prhs0); if( !mxIsDouble(prhs0) | mxIsComplex(prhs0) | !(mrows=1 & ncols=1) ) mexErrMsgTxt(Input must be a noncomplex scalar double.); /* 為輸出參數(shù)創(chuàng)建矩陣，輸出指針指向該矩

18、陣 */ plhs0 = mxCreateDoubleMatrix(mrows,ncols, mxREAL); /* 輸入指針輸出指針賦值 */ x = mxGetPr(prhs0); y = mxGetPr(plhs0); /* 調(diào)用功能子程序 */timestwo(y,x);在MATLAB命令窗口運(yùn)行mex timestwo.cy=timestwo(3)y= 6119.3.3 由由M文件創(chuàng)建文件創(chuàng)建C MEX文件文件 M腳本文件不能編譯成MEX文件，必須把M腳本文件改寫M函數(shù)文件才能進(jìn)行編譯。 利用MATLAB編譯器來由M函數(shù)文件創(chuàng)建MEX文件，使用“mcc x”命令。 %circle.m

19、function circle(x,y,r,varargin) if nargin3 flag=varargin1;endif flag fill(x1*r+x,y1*r+y,b)endaxis square;在MATLAB命令窗口運(yùn)行mcc x circle.mcirclecircle(1,1,2,1)129.4 創(chuàng)建獨(dú)立的外部程序創(chuàng)建獨(dú)立的外部程序EXE文件文件 MEX文件只能在MATLAB環(huán)境中運(yùn)行；而EXE文件可以獨(dú)立于MATLAB環(huán)境運(yùn)行。 用來創(chuàng)建獨(dú)立應(yīng)用程序的源代碼可以是M文件、C語言文件或者這些文件的組合。不管是哪一種文件格式，都應(yīng)該包含有主函數(shù)，如C語言的main函數(shù)。 得到

20、的exe文件如果要正常運(yùn)行，需要下列文件：l mbuild編譯得到的bin目錄下的所有文件；l 所調(diào)用的MEX文件；l MATLAB提供的數(shù)學(xué)庫；l MATLAB提供的圖形庫。mcc指令的典型調(diào)用格式（可以利用mcc-?或help mcc查詢幫助）：mcc -x filename1 filename2 由M函數(shù)文件得到MEX文件filename1.dllmcc -m filename 由不包含繪圖指令的M文件得到可執(zhí)行的exe文件(c)3. mcc -p filename 由不包含繪圖指令的M文件得到可執(zhí)行的exe文件(c+)4. mcc -B sgl filename 由含繪圖指令的M文件得

21、到可執(zhí)行的exe文件(c)5. mcc -B sglcpp filename 由包含繪圖指令的M文件得到可執(zhí)行的exe文件(c+獨(dú)立應(yīng)用程序)注意：注意：“”與與mcc之間必須有空格！之間必須有空格！13main.m mrank.m%main.m function mainr=mrank(5)%mrank.mfunction r=mrank(n)%向量向量r的每一個(gè)元素代表了一個(gè)魔方方陣的秩的每一個(gè)元素代表了一個(gè)魔方方陣的秩r=zeros(n,1);for k=1:n r(k)=rank(magic(k);end在MATLAB指令窗口運(yùn)行命令mcc -m main mrank %由M文件生成e

22、xe文件在Windows的DOS窗口運(yùn)行D:Documents and SettingsslluMy DocumentsMATLABMYFILEmexmainr= 1 2 3 3 514circle_main.m circle_fun.m%circle_main.mfunction circle_maincircle_fun(1,1,2,1)%circle_fun.mfunction circle_fun(x,y,r,varargin) if nargin3 flag=varargin1;endif flag fill(x1*r+x,y1*r+y,b)endaxis square;在MATLA

23、B指令窗口運(yùn)行命令mcc B sgl circle_main在DOS窗口運(yùn)行：D:Documents and SettingsslluMy DocumentsMATLABMYFILEmexcircle_main159.5 Notebook Notebook（筆記本）是MATLAB與Microsoft Word的完美結(jié)合，使用戶能在Word環(huán)境下靈活地使用MATLAB的數(shù)學(xué)運(yùn)算和可視化功能，營(yíng)造一個(gè)融文字處理、科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)于一體地工作環(huán)境。9.5.1 Notebook的安裝的安裝 啟動(dòng)MATLAB后，在命令窗口中運(yùn)行指令note-setup根據(jù)自己計(jì)算機(jī)所用Word的版本等，在提示下操作

24、，直到出現(xiàn)“Notebook setup is complete”,則表示安裝結(jié)束。 9.5.2 Notebook的啟動(dòng)的啟動(dòng) 1. 創(chuàng)建創(chuàng)建M-book文件文件(1) 從Word中啟動(dòng)Notebook 選擇Word窗口的菜單“文件”“新建”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，選擇“m-book”，則出現(xiàn)如圖所示的新建對(duì)話框，選擇“m-book”圖標(biāo)，按“確定”按鈕。當(dāng)保存文件時(shí)，默認(rèn)的文件名為“The MATLAB Notebook v1.doc”。 16(2) 從MATLAB中啟動(dòng)Notebook 在MATLAB命令窗口輸入“notebook”命令，就可以啟動(dòng)Notebook。notebook打開一個(gè)新的

25、M-book文檔notebook FileName打開已存在的M-book文件 FileName應(yīng)包括文件的完整路徑和文件名。 2. M-book的界面的界面M-book的界面比普通的Word多一個(gè)“Notebook”菜單 。9.5.3 Notebook的使用的使用 1. 輸入細(xì)胞（群）的創(chuàng)建和運(yùn)行輸入細(xì)胞（群）的創(chuàng)建和運(yùn)行在Notebook中，凡參與Word和MATLAB之間信息交換的部分，就稱為”細(xì)胞（群）細(xì)胞（群）“。(1) 只創(chuàng)建不運(yùn)行輸入細(xì)胞（群） 在英文狀態(tài)下按普通的文本輸入方式，輸入MATLAB命令，可以是獨(dú)立行或嵌在文本中，然后用光標(biāo)選中，按組合鍵“Alt-D”，或選擇菜單“N

26、otebook”“Define Input Cell”，則所選中的文本形式命令就變成了輸入細(xì)胞。(2) 創(chuàng)建并同時(shí)運(yùn)行輸入細(xì)胞 在英文狀態(tài)下按普通的文本輸入方式，輸入MATLAB命令，然后用光標(biāo)選中，按組合鍵“Ctrl-Enter”，或選擇菜單“Notebook”“Evaluate Cell”，則所選中的文本形式命令就會(huì)自動(dòng)變成輸入細(xì)胞，并得出運(yùn)算結(jié)果，即輸出細(xì)胞。172. 自初始化細(xì)胞及其應(yīng)用自初始化細(xì)胞及其應(yīng)用 自初始化細(xì)胞（AutoInit Cell）與輸入細(xì)胞唯一不同是：自初始化細(xì)胞會(huì)在用戶啟動(dòng)Notebook時(shí)被自動(dòng)送去運(yùn)算，而輸入細(xì)胞則不具備這種功能。 創(chuàng)建自初始細(xì)胞的方法是先將文

27、本形式的MATLAB命令或已存在的輸入細(xì)胞用光標(biāo)選中，然后選擇菜單“Notebook”“Define AutoInit Cell”，則選中的文本形式MATLAB命令就會(huì)自動(dòng)變成AutoInit 格式。 3. 輸出細(xì)胞輸出細(xì)胞 輸出細(xì)胞是MATLAB的輸出結(jié)果，包括數(shù)據(jù)、圖形和出錯(cuò)信息。 輸出數(shù)據(jù)的有效數(shù)字、圖形的大小都可以借助“Notebook”“Notebook Options”菜單項(xiàng)打開的對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。（1）自初始化細(xì)胞的創(chuàng)建 為了避免其它文件或命令窗口中變量的改變影響該文件，保證文件輸入輸出數(shù)據(jù)的一致性，可以用“clear”命令作為該文件的第一個(gè)自初始化細(xì)胞。 （2）工作內(nèi)存的初始化4. 計(jì)算區(qū)計(jì)算區(qū) 計(jì)算區(qū)（Calc Zone)是一個(gè)由文本、輸入細(xì)胞和輸出細(xì)胞組成的連續(xù)區(qū)，用于實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的問題。 創(chuàng)建計(jì)算區(qū)的方法是：先選定一個(gè)包含文本、輸入細(xì)胞和輸出細(xì)胞的連續(xù)區(qū)，然后選擇菜單“Notebook”“Define Calc Zone”；要運(yùn)行計(jì)算區(qū)，可將光標(biāo)置于計(jì)算區(qū)的任何位置，然后選擇菜單 “Notebook”“Evaluate Calc Zone”。 185. 取消定義細(xì)胞（群）取消定義細(xì)胞（群） 取消定義細(xì)胞的方法是，先選定細(xì)胞，然后選擇菜單“Notebook”“Undefine Cells”，或