编写MatlabmexFunction（Cmex）
资料⼀ MATLAB的MEX⽂件编写和调试
1. MEX的编写格式
写MEX程序其实就是写⼀个DLL程序，所以你可以使⽤C，C++，Fortran等多种编程语⾔来写。
编写MEX程序的编辑器可以使⽤MATLAB的代码编辑器，也可使⽤⾃⼰的C++编辑器，如VS2008等。
⽤MATLAB的编辑器的好处是，MEX函数会加粗⾼亮显⽰，这给程序编写带来便利，可惜⽆法动态调试。如⽤VC即可编译也可调试，⽐较⽅便。mex的编译结果实际上就是⼀个带输出函数mexFunction 的dll⽂件，所以会⽤VC编写和调试dll，就会⽤VC编写和调试MEX程序。
a. MEX⽂件格式
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[] )
{
}
四个参数分别⽤来输出和输⼊数据: nlhs 输出参数个数，plhs 输出参数指针 (nrhs和prhs是输⼊参数相关的)。
注意: 我们对输出和输⼊参数的操作都是通过指针的⽅式进⾏的。(这点很容易理解，因为我们的计算结果是需要传递给MATLAB的，实际上我们传递的不是数据，⽽是指针。MATLAB可以通过这些指针，访问内存中的数据。)
b. 操作输⼊数据
对输⼊数据进⾏操作，需要通过MEX函数mxGetPr 得到数据的指针地址。 mxGetM 和 mxGetN 得到矩阵数据的⾏和列 (返回整数)。对于实矩阵，我们可以定义 double *M; 来对实矩阵数据操作(不过似乎是，plhs, prhs都是指向double类型的指针，所以下⾯的这个M等，都要定义成double*类型的)。如:
double *M;
int m, n;
M = mxGetPr(prhs[0]); // 指针指向第⼀个参数的数据地址
m = mxGetM(prhs[0]);
n = mxGetN(prhs[0]);
需要注意的是，MATLAB矩阵数据的存储顺序是"从上到下，从左到右"。也就是说对于MATLAB的m x n的矩阵A。 A(1,1) 就是 *M，A(2,1)就是 *(M+1) ，以此类推，A(i, j) 就是 *(M + m*(j-1) + (i-1)).
注意: MATLAB的指标从1开始，C的指标从0开始。
c. 输出数据操作
对于输出数据，我们需要⾸先分配内存空间，有专门的mex函数可以使⽤，如:
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(m, n, mxREAL); //⽣成m x n 的实矩阵。
同输⼊数据⼀样，要对输出数据操作，我们也需要⼀个指向数据的指针变量，如
double *A;
A = mxGetPr( plhs[0]);
下⾯介绍⼀下如何使⽤VS2008编写MEX并编译调试。
2. VC中编写MEX
打开Visual Studio 2008/2010/2012/2013, 新建项⽬, 选择MFC DLL.
a. 配置项⽬属性
打开项⽬属性配置页，选择配置属性⽬录，然后分别进⾏如下操作
VC++⽬录 -> 包含⽬录加⼊MATLAB安装⽬录下的 \extern\include 路径。
VC++⽬录 -> 库⽬录加⼊MATLAB的 \extern\lib\win32\microsoft 路径。
连接器 -> 输⼊ -> 附加依赖项输⼊libmx.lib libeng.lib libmat.lib libmex.lib
b. 编辑输出函数
在项⽬源⽂件的. def 中EXPORTS段加⼊mexFunction，如:
EXPORTS ; 此处可以是显式导出 mexFunction
c. 编写MEX⽂件
项⽬⽂件中新建⼀个C++⽂件如 mexproc.cpp，⾥⾯按前⾯介绍的格式编写代码即可。
d. VC编译MEX
像编译其他程序那样直接编译即可，成功会⽣成dll⽂件。如果编译链接时出错，根据错误提⽰，检查⼀下lib和h的路径是否正确，有⽆缺少lib⽂件，代码是否有语法错误等。
3. VC中调试MEX
要调试MEX程序就要先编译，再调⽤它。所以我们需要在MATLAB中调⽤这个函数，并在VC的MEX程序相应位置处下断点即可。调⽤的函数名就是dll的主⽂件名，你可以根据⾃⼰的需要改名。
我们⽤mymexfun.dll为例，先在VC的 mexFunction 函数代码段开始处F9下断。然后Ctrl+Alt+P附加进程。这样就可以运⾏命令调试程序了。我们可以在MATLAB的命令⾏⾥输⼊命令:
[输出变量] = mymexfun(输⼊变量)
程序⼀旦被调⽤，就会被断在我们的断点处。接着你就可以像调试C++程序那样调试MEX程序了。(如果命令不到，检查⼀下matlab当前路径，和path路径。)
在MATLAB中编译MEX可以输⼊: mex ⽂件名.cpp
MATLAB上编译MEX时，你可以选择不同的编译器如lc, gcc等。也可以在编译时附加lib和h⽂件。关于mex的命令详解请参考MATLAB帮助⽂档。
资料⼆深⼊
在使⽤MATLAB编译C/C++代码时，C/C++代码中要使⽤⼀个mexFunction函数，那么这个函数是如何定义，在编译时⼜是如何实现的呢？下⾯我将使⽤实例进⾏说明。
如⼀个简单的函数：
double add(double x, double y)
{
return x + y;
}
mexFunction的定义为：
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *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－left hand side）有⼀个变量，即a。
nrhs = 2，说明调⽤语句右⼿⾯（rhs－right hand side）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[1]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double array、 cell array、 struct array…
…所以a,b,c都是array，b = 1.1便是⼀个1x1的double array。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：
#include "mex.h"//使⽤mex⽂件必须包含头⽂件
//执⾏具体⼯作的C函数
double add(double x, double y)
{博客为什么没人用了
return x+y;
}
//MEX⽂件接⼝函数
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, mxArray *prhs[])
{
double *a;
double b,c;
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);
a=mxGetPr(plhs[0]);//得到第⼀个接收输出变量的地址
b=*(mxGetPr(prhs[0]));
c=*(mxGetPr(prhs[1]));
*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 [1]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。
  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char array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。
⼀个简单的MEX⽂件例⼦：⽤m⽂件建⽴⼀个1000×1000的Hilbert矩阵。
% mextest.m
tic
m=1000;
n=1000;
a=zeros(m,n);
for i=1:1000
for j=1:1000
a(i,j)=1/(i+j);
end
end
toc
在matlab中新建⼀个Matlab_1.cpp ⽂件并输⼊以下程序：
#include "mex.h"
/
/该函数是mexfunction调⽤的唯⼀⼀个计算⼦程序
void hilb(double *y,int n)
{
int i,j;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<n;j++)
*(y+j+i*n)=1/((double)i+(double)j+1);
}
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
{
double x,*y;
int n;
if (nrhs!=1)
mexErrMsgTxt("One inputs required.");
if (nlhs != 1)
mexErrMsgTxt("One output required.");
if (!mxIsDouble(prhs[0])||mxGetN(prhs[0])*mxGetM(prhs[0])!=1)
mexErrMsgTxt("Input must be scalars.");
x=mxGetScalar(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(x, x, mxREAL);
n=mxGetM(plhs[0]);
y=mxGetPr(plhs[0]);
hilb(y, n);
}
该程序是⼀个C语⾔程序，它也实现了建⽴Hilbert矩阵的功能。在MATLAB命令窗⼝输⼊以下命令：mex Matlab_1.cpp，即可编译成功。进⼊该⽂件夹，会发现多了⼀个⽂件：w32，其中w32即是MEX⽂件。运⾏下⾯程序：
tic
a=Matlab_1(1000);
toc
由上⾯实验看出，同样功能的MEX⽂件⽐m⽂件快得多。
MEX⽂件的组成与参数
MEX⽂件的源代码⼀般由两部分组成：
(1)计算过程。该过程包含了MEX⽂件实现计算功能的代码，是标准的C语⾔⼦程序。
(2)⼊⼝过程。该过程提供计算过程与MATLAB之间的接⼝，以⼊⼝函数mxFunction实现。在该过程中，通常所做的⼯作是检测输⼊、输出参数个数和类型的正确性，然后利⽤mx-函数得到MATLAB传递过来的变量(⽐如矩阵的维数、向量的地址等)，传递给计算过程。
MEX⽂件的计算过程和⼊⼝过程也可以合并在⼀起。但不管那种情况，都要包含#include "mex.h"，以保证⼊⼝点和接⼝过程的正确声明。注意，⼊⼝过程的名称必须是mexFunction，并且包含四个参数，即：
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
其中，参数nlhs和nrhs表⽰MATLAB在调⽤该MEX⽂件时等式左端和右端变量的个数，例如在MATLAB命令窗⼝中输⼊以下命令：
[a,b,c]=Matlab_1(d,e,f,g)
则nlhs为3，nrhs为4。
MATLAB在调⽤MEX⽂件时，输⼊和输出参数保存在两个mxArray*类型的指针数组中，分别为prhs[]和plhs[]。prhs[0]表⽰第⼀个输⼊参数，prhs[1]表⽰第⼆个输⼊参数，…，以此类推。如上例中，d→prhs[0]，e→prhs[1]，f→prhs[2]，f→prhs[3]。同时注意，这些参数的类型都是mxArray *。
接⼝过程要把参数传递给计算过程，还需要从prhs中读出矩阵的信息，这就要⽤到下⾯的mx-函数和mex-函数。
第三部分 MEX函数
1 MEX⽂件的组成与参数
MEX⽂件的源代码⼀般由两部分组成：
(1)计算过程。该过程包含了MEX⽂件实现计算功能的代码，是标准的C语⾔⼦程序。
(2)⼊⼝过程。该过程提供计算过程与MATLAB之间的接⼝，以⼊⼝函数mxFunction实现。在该过程中，通常所做的⼯作是检测输⼊、输出参数个数和类型的正确性，然后利⽤mx-函数得到MATLAB传递过来的变量(⽐如矩阵的维数、向量的地址等)，传递给计算过程。
MEX⽂件的计算过程和⼊⼝过程也可以合并在⼀起。但不管那种情况，都要包含#include "mex.h"，以保证⼊⼝点和接⼝过程的正确声明。注意，⼊⼝过程的名称必须是mexFunction，并且包含四个参数，即：
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
其中，参数nlhs和nrhs表⽰MATLAB在调⽤该MEX⽂件时等式左端和右端变量的个数，例如在MATLAB命令窗⼝中输⼊以下命令：
[a,b,c]=Matlab_1(d,e,f,g)
则nlhs为3，nrhs为4。
MATLAB在调⽤MEX⽂件时，输⼊和输出参数保存在两个mxArray*类型的指针数组中，分别为prhs[]和plhs[]。prhs[0]表⽰第⼀个输⼊参数，prhs[1]表⽰第⼆个输⼊参数，…，以此类推。如上例中，d→prhs[0]，e→prhs[1]，f→prhs[2]，f→prhs[3]。同时注意，这些参数的类型都是mxArray *。
接⼝过程要把参数传递给计算过程，还需要从prhs中读出矩阵的信息，这就要⽤到下⾯的mx-函数和mex-函数。
2 常⽤的mex-函数和mx-函数
在MATLAB6.5版本中，提供的mx-函数有106个，mex-函数有38个，下⾯我们仅介绍常⽤的函数。
2.1⼊⼝函数mexFunction
该函数是C MEX⽂件的⼊⼝函数，它的格式是固定的：
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
说明：MATLAB函数的调⽤⽅式⼀般为：[a,b,c,…]=被调⽤函数名称(d,e,f,…)，nlhs保存了等号左端输出参数的个数，指针数组plhs具体保存了等号左端各参数的地址，注意在plhs各元素针向的mxArray内存未分配，需在接⼝过程中分配内存；prhs保存了等号右端输⼊参数的个数，指针数组prhs具体保存了等号右端各参数的地址，注意MATLAB在调⽤该MEX⽂件时，各输⼊参数已存在，所以在接⼝过程中不需要再为这些参数分配内存。
2.2出错信息发布函数mexErrMsgTxt，mexWarnMsgTxt

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