matlab和C/C++混合编程--Mex
最近的项目需要matlab和C的混合编程，经过一番努力终于完成了项目要解决的问题。现在就将Mex的一些经验总结一下，当然只是刚刚开始，以后随着学习的深入继续添加。首先讲讲写Mex的一些常规规定，然后我们会重点关注混合编程中最难解决数据的问题--结构到底如何转换，并且后面会重点说一下自己的程序。
一、Mex的结构
先看一个简单的程序（该程序保存在matlab主目录下名字是mexDemon.cpp，或者在主目录下新建一个.cpp文件)：
#include "mex.h"
//加入头文件，该头文件在VS2010中无法include，但是不影响其在matlab中的编译，反而在matlab编译还需要include它
#include <vector>
using namespace std;
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray *prhs[])
//mexFunction就类似于main函数
{
//nlhs代表的是输出参数的个数
//plhs是一个指针数组，里面的指针指向mxArray类型，每一个指针指向一个输出
//nrhs代表的是输入参数的个数
//prhs是一个指针数组，里面的指针指向mxArray类型，每一个指针指向一个输入
vector<vector<double> > array2d;
double *z;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix( 5, 6, mxREAL);//第一个输出是一个5*6的矩阵
z = mxGetPr(plhs[0]);//获得矩阵的第一个元素的指针
array2d.resize(5);
int ii = 0;
for(int i = 0; i < 5; i++){
for(int j = 0; j < 6; j++){
z[i*6 + j] = ii; //指针访问矩阵是列优先的，请自己循环程序和分析输出结果
ii++;
}
}
}
/*
*ans =
0 5 10 15 20 25
1 6 11 16 21 26
2 7 12 17 22 27
3 8 13 18 23 28
4 9 14 19 24 29
*/
然后对Matlab编译应用程序mex的编译器进行设置，在命令窗口输入 Mex –setup。 然后跟着步骤走选择合适的编译器即可。
设置完编译器之后在命令窗口输入Mex mexDemon.cpp 进行编译生成.mexw64文件，生成之后便可以直接调用了，例如本例子可以这样调用，就是直接在命令窗口输入 a = mexDemon(); 返回值如上。
二、C和Matlab的数据结构的转换
（1）数值的传递
matlab -> c++
x = mxGetScalar(prhs[0]);//该函数获取matlab传递过来的数值；
c++ -> matlab
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);//创建返回的矩阵，范围plhs[0]为mxArray类型 y = mxGetPr(plhs[0]);//获取返回plhs[0]的数据地址，其后可以修改y的值就可以返回了
一个实例（numDemon.cpp)：
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
int x = mxGetScalar(prhs[0]); //将第一个输入参数转为Scalar标量，也就是单数值
printf("%d\n", x); //打印
double *y;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL); //让第一个输出参数指向一个1*1的矩阵
y = mxGetPr(plhs[0]); //获得矩阵的第一个元素的指针
*y = 10; //将其赋值为10
}
如下图在命令窗口编译：
(2)矩阵的传入与传出
关于传出（c++到Matlab, 就是第一个例子），下面可以再给一个例子是如何从matlab传入到c++，看下面这段代码：
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
double *dataCursor;
vector<vector<double> > parms;
dataCursor = mxGetPr(prhs[0]); //得到输入矩阵的第一个元素的指针
int mrows = mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行
int ncols = mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列
printf("%d_%d\n", mrows, ncols); //打印行和列
parms.resize(mrows); //初始化
for(int i = 0; i < mrows; i++){
parms[i].resize(ncols);
}
for(int i = 0; i < mrows; i++){
for(int j = 0; j < ncols; j++){
parms[i][j] = dataCursor[j * mrows + i]; //拷贝矩阵的元素到vector of vector
}
}
}
同样在命令窗口编译即可。
（3）字符串的传入与传出
matlab -> c++ （传入）
char *input_buf; input_buf = mxArrayToString(prhs[0]);//使用mxArrayToString将mxArray转换为c、c++字符串
c++ -> matlab （传出）
char *output_buf;//定义字符串缓存 size_t buflen = (mxGetM(prhs[0]) * mxGetN(prhs[0])) + 1;//获取字符串长度，mxGetM获取行数，mxGetN获取列数 output_buf=mxCalloc(buflen, sizeof(char));//使用mxCalloc分配输出字符串数组 plhs[0] = mxCreateString(output_buf);//使用mxCreateString创建mxArray输出 mxfree(output_buf);
一个实例（strDemon.cpp)
#include "mex.h"
void revord(char *input_buf, size_t buflen, char *output_buf)
{
mwSize i;
if (buflen == 0) return;
for(i=0;i<buflen-1;i++)
*(output_buf+i) = *(input_buf+buflen-i-2);
}
void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
char *input_buf, *output_buf;
size_t buflen;
buflen = (mxGetM(prhs[0]) * mxGetN(prhs[0])) + 1; //因为本程序是翻转字符串，所以输入输出字符串的长度应该一样
output_buf=mxCalloc(buflen, sizeof(char)); //申请空间
input_buf = mxArrayToString(prhs[0]); //获得输入字符串
revord(input_buf, buflen, output_buf); //翻转字符串
plhs[0] = mxCreateString(output_buf);
mxFree(input_buf);
return;
}
同样编译一下即可。
（4）cell的传入
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
mwSize cellNdim = mxGetNumberOfDimensions(prhs[0]); //这里介绍两个函数mxGetNumberOfDimensions和mxGetDimensions
const int *cellColPtr = mxGetDimensions(prhs[0]);
//mxGetDimensions: 就是返回一个指针ptr，每一个指针所指向的值是每一个维度的元素个数。例如有矩阵3*2的矩阵，那么*(ptr)为3，*（ptr+1)为2.
//mxGetNumberOfDimensions: 返回mxArray的维度。
int cellNRow = *(label_dims);
int cellNCol = *(label_dims + 1);
mxArray *ptr;
ptr = mxGetCell(prhs[0], 0); //获取cell的第0个元素，返回一个mxArray指针,第二个参数代表cell中元素的下标
mxArray *cellOfCell;
cellOfCell = mxGetCell(ptr, 0); //当然cell里面可以还是cell，那么应该再样写
mxArray *cellOfStr;
char *chTmp;
cellOfStr = mxGetCell(prhs[0], 0); //当然cell里面可以是字符串
chTmp = mxArrayToString(cellOfStr);
printf("%s\n", chTmp);
}
后面待补充结构体和cell数组的传出，暂时还没遇到这样的需求。再贴上几个参考网址：
1.http://blog.sina.com.cn/s/blog_9db9f81901013yv2.html
2.http://blog.sina.com.cn/s/blog_80202a090100uhup.html
