Matlab与C语言措施应用编程接口
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Matlab与C语言措施应用编程接口

2019-06-13

Matlab与C语言措施应用编程接口

Matlab与C语言措施应用编程接口

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MATLAB作为世界顶尖的数学应用软件，以其强大的工程计较、算法研究、工程画图、应用措施开拓、数据阐明和动态仿真等成果，在航空航天、机器制造和工程修建等规模发挥着越来越重要的浸染。而C语言成果富厚，利用机动利便，方针措施效率高。既有高级语言的利益，又有初级语言的特点。因此，C语言是今朝应用最广的编程语言。固然MATLAB是一个完整的、成果齐全的编程情况，但在某些环境下，与外部情况的数据和措施的交互长短常必需并且有益的。

众所周知，MATLAB是用M语言编程，不能在M文件中直接挪用C语言措施。可以通过MATLAB提供的应用编程接口（API）来实现与外部的接口，在MATLAB情况中实现挪用C语言或Fortran措施、输入或输出数据以及和其他软件措施间成立客户/处事器干系等成果。

MATLAB中挪用C语言措施，必需通过MEX文件来实现。

一、 C语言的MEX文件的布局

C语言的MEX文件是一种动态毗连子措施，可以象挪用M文件一样挪用它。MEX文件主要有以下几方面的应用：

（1）在MATLAB中，M文件的计较速度出格是轮回迭代的速度远比C语言慢，因此可以把要求大量轮回迭代的部门用C语言编写为MEX文件，提高计较速度。

（2）已经开拓的C语言措施，则不必将其转化为M文件而反复劳动，通过添插手口措施mexFunction，可以由MATLAB挪用。

（3）直接节制硬件，如A/D收罗卡，D/A输出卡等，以用于数据收罗或节制应用。

C语言的MEX文件的源措施由两个很是明明部门构成：

（1）计较措施，即在MEX文件中完成计较成果的措施代码，计较措施可以是普通的C语言措施，凭据C语言法则编写即可

（2）进口措施，将计较措施与MATLAB毗连的进口函数mexFunction。进口措施mexFunction相对要巨大一些，函数中有四个参数nlhs、plhs、nrhs和prhs。这里nlhs是输出数据的个数，plhs是指向mxArray（MATLAB中所有数据都由mxArray界说）的输出数据的指针，nrhs是输入数据的个数，prhs是指向mxArray的输入数据的指针。

图1显示了如何向MEX文件输入数据，通过接口函数挪用计较措施完成运算进程，最后向MATLAB返回计较功效的进程。

Matlab与C语言法子应用编程接口


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二、 利用MEX文件

上面所述的MEX文件的两个主要部门在利用中可以是独立的，也可以是组合在一起的。不管是哪一种环境，MEX文件都必需包括头文件"mex.h"，以便正常申明进口措施。进口措施的名字必需是mexFunction并且必需包括这些参数：

void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])

在C语言的MEX文件中，参数nlhs和nrhs包括输出和输入变量的数目，借助于这两个参数，MEX文件被挪用。参数plhs和prhs是包括指向MEX文件输出和输入变量的指针的向量，prhs是长度为nrhs的输入变量的指针数组，plhs是长度为nlhs的输出变量的指针数组。好比从MATLAB呼吁窗口来挪用一个MEX文件：

x=fun(y,z)；

则MATLAB编译器利用下面的变量来挪用mexFunction：

nlhs=1
nrhs=2
plhs=(pointer)->/*unassigned*/
prhs=(pointer)->y
(pointer)->z

plhs指向只有一个元素的C语言数组，而且这个元素为空指针。prhs指向含有两个元素的C语言数组，个中第一个元素指向mxArray型变量Y，第二个元素指向mxArray型变量Z。

这里，plhs指向空的数组是由于输出x在子措施执行前尚未发生，进口措施的浸染就是建设输出数组并分派指针plhs[0]指向该数组。假如plhs[0]没有赋值，MATLAB将给出输出变量没有赋值的告诫信息。

三、C语言措施MEX文件实例

MATLAB 5 API提供了一系列措施来处理惩罚MATLAB所支持的各类数据范例，每一种数据范例都有对应函数共你利用来处理惩罚对应的数据。下面给出一个简朴的C语言措施和与之对应的MEX文件代码，该措施的成果是将标量x更加。

C语言措施如下：

#include "math.h"
void timestwo(double y[], double x[])
{
y[0]=2.0*x[0];
return;
}
下面是与C语言措施成果沟通的MEX文件：
#include "mex.h"
void timestwo(double y[], double x[])
{
y[0]=2.0*x[0];
}
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
double *x, *y;
int mrows, ncols;
/*查抄正确的参数数目*/
if(nrhs!=1){
mexErrMsgTxt("需要一个输入参数.");
}
else if(nlhs>1){
mexErrMsgTxt("输出参数太多.");
}
/*输入变量必需长短复数范例的标量*/
mrows=mxGetM(prhs[0]);
ncols=mxGetN(prhs[0]);
if(!mxIsDouble(prhs[0]) || mxIsComplex(prhs[0]) || !(mrows==1 && ncols==1)){
mexErrMsgTxt("输入变量必需长短复数范例的标量.");
}
/*为返回参数建设矩阵*/
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(mrows, ncols, mxREAL);
/*分派输入输出参数的指针*/
x=mxGetPr(prhs[0]);
y=mxGetPr(plhs[0]);
/*挪用timestwo子函数*/
timestwo(y, x);
}

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C语言是在编译的时候查抄函数参数。MATLAB可以在M函数中通报任意数量和范例的参数，MEX文件也是如此，不外在措施中必需靠得住地处理惩罚输入输出参数的数目。假如将上面的MEX文件定名为timestwo.c，就可以对它举办编译和链接，在MATLAB呼吁窗口下输入：

mex timestwo.c

这是发生MEX文件timestwo.***所必须的步调，该文件的扩展名所运行的系统平台的范例。Windows系统下，扩展名为dll。此时，就可以象挪用M函数一样挪用timestwo了。

在MATLAB呼吁窗口中输入：

x=2;

y=timestwo(x);

就可以获得：

y=4;

四、小 结

MEX文件固然具有较强大的成果，但并不是对所有的应用都得当。MATLAB是一个高效率的编程系统，出格适合于工程计较、系统仿真等应用。它的最大利益就是将人们从繁杂的措施中解放出来。因此，可以或许用M文件完成的措施，应只管利用MATLAB编写，除非碰着必需利用MEX文件的环境。

MATLAB的应用编程接口是一个成果强大的系统，除了挪用C或Fortran措施，还可以实现从MATLAB情况中输入输出数据、在MATLAB中和其他措施成立客户/处事器干系等成果。

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