matlab与C语言混合编程
用C编写mex程序
大家都知道，matlab是一种解释型的编程环境，也就是说，跟以前的basic一样，是读
一句执行一句的。这样做可以很方便的实现编程过程中的交互，也免去了麻烦又耗时的
编译过程。但凡事有一利必有一弊，matlab在执行时速度慢也就根源于此。在matlab里
tic
for i=1:10000
b(i)=a(10001-i);
end
怎么样，是不是很慢？
你的程序里如果再多几个这样的循环，运行速度就可想而知了。
上面程序的功能是将向量a里的数据逆序赋给向量b。下面的程序可以实现一样的功能
tic
b=a(10000:-1:1);
为什么这个程序运行速度就这么快呢？这是因为matlab里的根底矩阵运算函数，像转置，复制等等，都是以二进制程序的形式存在的，运行起来速度当然比解释执行10000次所以编matlab程序时，应该尽量防止用循环语句，而使用等效的矩阵运算。虽然这样
但总是有的时候没法到对应的矩阵运算来等效，或编出来的程序复杂得让人没法修
简单地说，mex程序就是根据一定的接口规X〔matlab提出的〕编写的一个dll，matla
比如我编了一个mex函数，名字叫max2.dll，那么只要把这个dll所在的目录加到matlab 的搜索路径里〔用addpath〕，就可以像调用普通matlab函数一样来调用它了。因为把
循环体放到了二进制程序中，执行速度快得多。
Mex文件既可以用c，也可以用fortran来编。因为我用的是c语言，所以下面的介绍都
用c语言编写mex文件的方法。如果你用的是fortran，请你自己去看Apiguide.pdf，里
面有详细说明。
前面说到通过把耗时长的函数用c语言实现，并编译成mex函数可以加快执行速度。这是  Matlab5.1本身是不带c语言的编译器的，所以要求你的机器上已经安装有VC,BC或Wat C中的一种。如果你在安装Matlab时已经设置过编译器，那么现在你应该就可以使用mex命令来编译c语言的程序了。如果当时没有选，只要在Matlab里键入mex -setup
，就会出现一个DOS方式窗口，下面只要根据提示一步步设置就可以了。由于我用的是w 听说Matlab5.2已经内置了C语言的编译器，那么下面的这些可能就用不着了。可惜现
需要注意的是，在设置编译器路径时，只能使用路径名称的8字符形式。比如我用的V C5装在路径C:\PROGRAM FILES\DEVSTUDIO下，那在设置路径时就要写成：C:\PROGRA~1
示例程序一、
这样设置完之后，mex就可以执行了。为了测试你的路径设置正确与否，把下面的程序
存为hello.c。
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
mexPrintf("hello,world!\n");
}
假设你把hello.c放在了C:\TEST\下，在Matlab里用CD C:\TEST\ 将当前目录改为C:\ TEST\〔注意，仅将C:\TEST\参加搜索路径是没有用的〕。现在敲：
mex hello.c
如果一切顺利，编译应该在出现编译器提示信息后正常退出。如果你已将C:\TEST\加入了搜索路径，现在键入hello，程序会在屏幕上打出一行：
hello,world!
看看C\TEST\目录下，你会发现多了一个文件：HELLO.DLL。
这样，第一个mex函数就算完成了。怎么样，很简单吧。下一次，会对这个最简单的程
序进展分析，并给它增加一些功能。
分析hello.c，可以看到程序的结构是十分简单的，整个程序由一个接口子过程mexFunction构成。前面提到过，Matlab的mex函数有一定的接口规X，就是指这nlhs：输出参数数目
plhs：指向输出参数的指针
nrhs：输入参数数目
例如，使用[a,b]=test(c,d,e) 调用mex函数test时，传给test的这四个参数分别是2，plhs，3，prhs。其中：
prhs[0]=c
prhs[1]=d
prhs[2]=e
当函数返回时，将会把你放在plhs[0]，plhs[1]里的地址赋给a和b，达到返回数据的目的。
细心的你也许已经注意到，prhs和plhs都是指向类型mxArray类型数据的指针。
定义的，事实上，在Matlab里大多数数据都是以这种类型存在。当
然还有其他的数据类型，可以参考Apiguide.pdf里的介绍。
为了让大家能更直观地了解参数传递的过程，我们把hello.c改写一下，使它能根据输
入参数的变化给出不同的屏幕输出：//hello.c 2.0
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
int i;
i=mxGetScalar(prhs[0]);
if(i==1)
mexPrintf("hello,world!\n");
else
mexPrintf("大家好！\n");
}将这个程序编译通过后，执行hello(1)，屏幕上会打出：
hello,world!
而hello(0)将会得到：
大家好！
现在，程序hello已经可以根据输入参数来给出相应的屏幕输出。在这个程序里，除了用到了屏幕输出函数mexPrintf〔用法跟c里的printf函数几乎完全一样〕外，还用到了一
个函数：mxGetScalar，调用方式如下：
i=mxGetScalar(prhs[0]);
"Scalar"就是标量的意思。在Matlab里数据都是以数组的形式存在的，mxGetScalar的
作用就是把通过prhs[0]传递进来的mxArray类型的指针指向的数据〔标量〕赋给C程序里
的变量。这个变量本来应该是double类型的，通过强制类型转换赋给了整形变量i。既然有标量，显然还应该有矢量，否如此矩阵就没法传了。看下面的程序：
//hello.c 2.1
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],  int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
int *i;
i=mxGetPr(prhs[0]);
if(i[0]==1)
mexPrintf("hello,world!\n");
else
mexPrintf("大家好！\n");
}
这样，就通过mxGetPr函数从指向mxArray类型数据的prhs[0]获得了指向double类型的指针。
但是，还有个问题，如果输入的不是单个的数据，而是向量或矩阵，那该怎么处理呢
？通过mxGetPr只能得到指向这个矩阵的指针，如果我们不知道这个矩阵确实切大小，就没法对它进展计算。
为了解决这个问题，Matlab提供了两个函数mxGetM和mxGetN来获得传进来参数的行数和列数。下面例程的功能很简单，就是获得输入的矩阵，把它在屏幕上显示出来：
//show.c 1.0
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *data;
int M,N;
int i,j;
data=mxGetPr(prhs[0]); //获得指向矩阵的指针
M=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数
N=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数
for(i=0;i<M;i++) // i 表示行，j 表示列
{
for(j=0;j<N;j++)
mexPrintf("%4.3f  ",data[j*M+i]);
mexPrintf("\n");
}
}
编译完成后，用下面的命令测试一下：
a=1:10;
b=[a;a+1];
show(a)
show(b)
需要注意的是，在Matlab里，矩阵第一行是从1开始的，而在C语言中，第一行的序数为零，Matlab里的矩阵元素b(i,j)在传递到C中的一维数组大data后对应于data[j*M+i]。
输入数据是在函数调用之前已经在Matlab里申请了内存的，由于mex函数与Matlab共用同一个地址空间，因而在prhs[]里传递指针就可以达到参数传递的目的。
但是，输出参数却需要在mex函数内申请到内存空间，才能将指针放在plhs[]中传递出去。由于返回指针
类型必须是mxArray，所以Matlab专门提供了一个函数：mxCreateDoubleMatrix来实现内存的申请，函数原型如下：
mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxplexity plexFlag)
m：待申请矩阵的行数
c语言编译器怎么用?n：待申请矩阵的列数
为矩阵申请内存后，得到的是mxArray类型的指针，就可以放在plhs[]里传递回去了。但是对这个新矩阵的处理，却要在函数内完成，这时就需要用到前面介绍的mxGetPr。使用mxGetPr获得指向这个矩阵中数据区的指针〔double类型〕后，就可以对这个矩阵进展各种操作和运算了。下面的程序是在上面的show.c的根底上稍作改变得到的，功能是将输入数据的每一行倒序复制给输出数据
//reverse.c 1.0
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *inData;
double *outData;
int M,N;
int i,j;
inData=mxGetPr(prhs[0]);
M=mxGetM(prhs[0]);
N=mxGetN(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
outData=mxGetPr(plhs[0]);
for(i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
}

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