matlab 與c c 混合MEX的程式設計

matlab中矩陣預算特別方便，但如果有無法避免的迴圈甚至多層巢狀的話，會非常影響程式的效率，因此通常會將這種需要大量迴圈的模組用c++編寫然後在matlab中呼叫。matlab中的的c++程式設計稱為mex程式設計(matlab executive)，其中需要些乙個c++檔案，然後在matlab中用mex命令編譯它，然後就可以在matlab中像呼叫函式一樣呼叫c++**了。

要使用mex編譯，首先要在matlab中配置c++編譯器，如果你的計算機中已經安裝了某個c++編譯器(例如vs或者gcc)，在matlab命令列中直接輸入"mex -setup"就會有相應的提示，然後選擇下一步確定，編譯器就設定成功了。

接著就可以開始編寫mex的c++檔案了，下面舉個例子，新建乙個名為test.cpp的c++檔案，**內容如下：?

#include "mex.h"

voidmexfunction(intnlhs,mxarray* plhs,intnrhs,mxarray* rhs)

mex的原始檔一定要include標頭檔案"mex.h「，mex原始檔的入口函式為void mexfunction，這個函式有四個引數：nlhs(n left hand side) 等號左邊引數個數，plhs(pointer left hand side)等號左邊引數指標，另外兩個引數是等號右邊的個數和指標。

因為mex編譯完成之後在matlab中是當函式用的，函式就有輸入引數和返回引數，輸入引數就是等號右邊的引數，輸出引數就是等號左邊的引數，matlab中的函式允許有多個返回值，所以nlhs可以大於一。注意，指標plhs和prhs的型別為mxarray*，這是mex.h中定義的一種資料型別，是matlab裡矩陣在c++原始檔中的表示。

當編寫完上面的原始檔之後，在matlab裡執行命令"mex 檔名" 就可以編譯這個檔案，在這裡用 mex test.cpp編譯它，編譯完成之後可以看到同目錄下生成了乙個同名的.mexw32(或者.mexw64，取決於你的編譯器是32bit還是64bit)檔案，然後在matlab命令中輸入test()，就可以看到列印出了"hello world "。這裡想再次強調，mex原始檔編譯完成之後在matlab裡當函式呼叫的。

1） mex程式設計中指標和索引：

matlab中預設的資料型別是double，用class()函式可以看到變數的資料型別：

分析下面一段**，matlab**如下：

mex test.cpp '-g'
;a = [1.1,2.1,3;4,5,6;7,8,9
]mex(a)

命令mex 用來編譯mex檔案，上面**中 mex test.cpp 『-g』編譯了test.cpp這個c++檔案，編譯完成之後會生成乙個「test.mexw64」的檔案，字尾名說明這是在win64下編譯完成的mex檔案，後面的'-g'是乙個附加引數，在這裡不用理解。編譯後的mex檔案可以當matlab函式使用。

在matlab**檔案同目錄下的c檔案test.cpp**如下：

按 ctrl+c 複製**

執行.m檔案，列印出結果如下：

在mex.cpp的**中，mexfunction有四個引數，nlhs( number left hand s):左邊引數個數，也就是matlab函式輸出值得個數，mxarray *plhs是乙個指標陣列，陣列中的每乙個元素都是乙個指標，指向輸出的矩陣；nrhs 是右邊引數個數，也就是輸入引數的個數，mxarray *prhs陣列中的每個指標指向輸入矩陣。mxgetpr()函式返回乙個double*型的指標，指向矩陣的第乙個元素，在matlab**中呼叫：mex(a)，那也就是 prhs[0]是輸入矩陣a的位址，而 input = mxgetpr(prhs[0]) ，input指向了a第乙個元素1 。

那矩陣第一排第二列的值a(1,2)的位址是多少呢？是(input+1)嗎？在這裡我們執行上面的matlab**，

可以看出，輸出的*(input+1)是4，也就是說，c++中的matlab矩陣是按列進行索引的。這裡是乙個需要注意的地方，因為很多地方要對matlab輸入的矩陣進行遍歷得到矩陣的元素值，如果索引出錯，那就完全錯了。其實這裡的內在原因，是因為在matlab中矩陣是按列進行索引的，而c++中指標式按行往後加的。

有很多函式可以方便我們對矩陣進行索引，uint32 mxgetm(mxarray *)輸入乙個矩陣的指標，返回該矩陣的行數，uint32 mxgetn(mxarray *)返回列數，對行數和列數適當的計算，可以方便的訪問矩陣元素，例如，訪問a(i,j): *(input+n*(j-1)+(i-1)) ,n為矩陣行數，這裡需要-1的原因是，matlab的行數列數從1開始計數，而c的陣列則從0開始索引。

2)mex程式設計中的資料型別與指標移位的重要關係，mxgetpr() 與 mxgetdata():

前面說過，matlab裡的預設資料型別是double，那麼，如果把mex函式的輸入矩陣的資料型別轉換一下，會出現什麼結果呢?

matlab **：

1
clc2 mex mex.cpp '-g'
;3 a = [1.1,2.1,3;4,5,6;7,8,9
];4 a=single(a)
5 mex(a)

c++**：

1 #include "
mex.h"2
void mexfunction(int nlhs, mxarray *plhs, int nrhs, const mxarray *prhs)
3

c++**並沒有變，matlab**也僅僅進行了乙個資料型別轉換，我們看看輸出結果：

可以看到這裡輸出的已經不是我們期望的數值了。在我除錯mex**的時候這個問題苦惱了我很久，因為mex不方便除錯，很多時候輸出的結果不是想要的，而且我的輸入矩陣都是上萬維的，很難除錯。這裡輸入矩陣a變成了single單精度型別，前面我們說過，mxgetpr()返回double型別的指標，當我們用double型別指標訪問乙個單精度(在c++)中我們稱之為浮點型float的資料的時候，當然會發成記憶體越界，用取值符號*去取值的時候超過了資料的記憶體塊，因此發生錯誤，如果我們修改c++**：

1 #include "
mex.h"2
void mexfunction(int nlhs, mxarray *plhs, int nrhs, const mxarray *prhs)
3

將input型別設定成float，並將mxgetpr()的返回型別強制轉換為float*就可以了。在這裡還有乙個函式mxgetdata()也可以返回輸入矩陣的頭位址，只不過mxgetdata()返回的是char*型別的指標，而mxgetpr()返回的是double*型別的指標，可以根據自己的需要選取函式，或者轉換指標型別。如果指標型別不對，極有可能造成記憶體訪問錯誤，導致matlab死掉。

3） nlhs 與 nrhs的作用

mexfunction函式中，兩個指標引數分別指向輸入輸出的矩陣，而nrhs和nlhs分別記錄輸入輸出矩陣的個數，在一般的操作中，我們僅僅對輸入矩陣進行取值，運算，對輸出矩陣進行賦值，nrhs和nlhs不是很常用，但是也是極其重要的。例如，在上面的**中，如果我在matlab**中這樣呼叫mex：mex()，不輸入任何引數，matlab就會馬上死掉。因為在mex檔案的cpp**中，你用指標訪問了輸入矩陣的值，而在引數中你沒有給mex輸入任何引數，使得矩陣指標為野指標，導致記憶體錯誤。如果編碼中出現這種引數不對的情況，將導致matlab頻繁死掉，我的工作中資料特別多，準備資料需要幾十分鐘，這樣讓我非常痛苦。解決的方法就是利用nlhs和nrhs這兩個引數。在mexfunction中判斷nlhs的值來判斷輸入引數的個數，用nrhs判斷輸入引數的個數。如果輸入引數少於某個值或者不滿足你的要求可以讓mexfunction直接return，避免後續的程式導致記憶體錯誤。

matlab 與c c 混合MEX的程式設計

matlab和C C 混合程式設計 Mex

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