Matlab与C语言接口（一）

Matlab与C语言接口（一）

Matlab C/C++编译器设置

​ Matlab可以将C/C++程序编译为Mex文件供Matlab直接调用。在Matlab的命令行中输入命令mex -setup C++进行配置。

Mex文件介绍

​ 在Matlab开发环境中调用C/C++等外部程序需要借助编译器将C/C++代码编译为Mex文件后才能实现，其中Mex文件包含Matlab解释器可以动态转载和执行的动态链接模块。本文作者是在Win10平台下Matlab2017b，Mex文件以动态链接库的形式存在，扩展名为.mexw64。

通过C语言编写代码，然后通过Matlab编译器进行编译有几点好处。

• 加快程序的执行速度。有的模块在Matlab中执行效率低下，可以用C语言来实现这类模块，编译成为Mex文件，可以提高执行效率。
• 扩展Matlab的功能。

​ 需要注意几点。Mex文件的执行优先级比一般的Matlab程序高，如在一个目录下有Matlab函数名称与Mex文件名称相同的，则只会调用Mex文件；help命令无法查看.mexw64文件的帮助信息，如需提供，需要在与Mex文件相同目录下放置名称相同的.m文件。

Hello World！

每次新学一门语言规则的时候，都会有一个Hello World的示例代码，我这里也提供一个。

# include "mex.h"

void mexFunction(
    int nargout,
    mxArray *out[],
    int nargin,
    const mxArray *in[]
)
{
    mexPrintf("Hello World!\n");
}

​ Mex文件有其自己的书写格式，语法规则和C/C++是一致的，但是一些函数功能必须调用Matlab所规定的。

​ 这里解释一下，Mex文件必须包含mex.h，其入口函数为mexFunction函数名不能变。第一个参数为输出参数的个数；第二个参数为输出参数，类型必须是mxArray；第三个参数为输入参数的个数；第四个参数为输入参数。

​ 执行过程，在Matlab命令行下输入mex ***.cpp将编写的C语言文件编译为Mex文件，会提示编译成功。在相同的目录下可以找到***.mexw64文件，这就是编译成功的Mex文件。

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Mex函数的数据类型

​ 用C语言编写Mex文件的一个关键之处在于mexFunction函数中关于Matlab与C代码模块的数据交互问题。

mxArray类型

​ Matlab所有的数据类型都可以用mxArray来描述。在混合编程时需要调用Matlab提供的一些API函数去实现与C语言的基本数据类型之间的相互转换。其中，以mx开头的Matlab API函数主要是提供对mxArray进行操作的函数，而以mex开头的Matlab API函数则提供Matlab环境后台操作的函数。

size_t类型

不同的机器和编译器，size_t的定义是不同的，比如下面这几种定义都有可能出现：

typedef unsigned int size_t；
typedef int size_t；
typedef short size_t；
typedef unsigned short size_t;

也可能出现其他定义。总的来说，size_t主要用来作为sizeof函数的返回类型，或者作为
描述变量或者内存长度的一种类型。其作用是为了程序代码的通用性。

mwIndex和mwSize数据类型

​ mwIndex用以表示阵列索引；mwSize用以表示大小，比如阵列维数或者阵列长度。其定义包含在Matlab的extern\include\tmwtypes.h文件中

在Matlab2017b中，mwIndex和mwSize都是采用size_t的数据类型。

mxChar和mxLogical数据类型

mxChar和mxLogical是Matlab自定义的两个数据类型，在extern\include\matrix.h中
可以找到它们的定义。mxLogical是bool类型，mxchar是16位字符类型，Matlab默认的字符存储方式。

mxClassID数据类型

​ mxClassID是枚举类型，用来描述Matlab的阵列类型，所有的Matlab阵列类型都有一个对应的枚举量ID，比如元组阵列的ID为mxCELL_CLASS。因而使用mxClassID类型可以很方便地判
断某一Matlab阵列（用mxArray表示）属于哪一种类型。同样定义在extern\include\matrix.h
中。

mxComplexity数据类型

​ mxComplexity类型用以区分浮点数值阵列是实数还是复数，它也是一个枚举类型，定义在文
件extern\include\matrix.h中。

上面主要介绍了Mex函数涉及的一些基础数据类型，matrix.h文件中主要定义了与矩阵相关的类型和方法，都以mx开头。tmwtypes.h文件中主要定义了与Matlab和Simulink，实时运算相关的数据类型，无固定开头。

参考资料

《精通Matlab与C/C++混合程序设计（第2版）》，刘维编著。