Matlab及应用 - 第10章MATLAB 外部程序接口技术

1、Institute of Information Theory & Technology Center(ITTC)12Information Theory & Technology Center(ITTC) MATLAB功能强大，开发效率高，但主要缺点是执行速度比较慢 MATLAB提供了外部程序接口，允许MATLAB和其他应用程序进行数据交换，并提供了C/C+， FORTRAN数学和图形函数库，为在其他程序设计语言中调用MATLAB高效算法提供了可能。 MATLAB提供的外部程序接口技术主要由三种 MEX文件：文件： 是是matlab环境下调用环境下调用C、FORTRAN语言编

2、写的应用程序模块。语言编写的应用程序模块。 matlab 计算引擎：计算引擎： 在使用在使用C、FORTRAN编程时可调用编程时可调用matlab函数库进行计算。函数库进行计算。 MAT文件：文件： 实现实现matlab与与C、FORTRAN语言程序间的数据交换语言程序间的数据交换MATLAB外部程序接口技术3Information Theory & Technology Center(ITTC)MATLAB不能在M文件中直接调用C语言程序MEX（MATLAB Executable)动态链接函数接口 是是MATLAB调用别的语言（包括调用别的语言（包括C语言）编语言）编写的程序或算法的

3、接口写的程序或算法的接口MEX文件 是一种动态链接程序，是一种动态链接程序， MATLAB可以象调可以象调用用M文件一样调用它文件一样调用它Matlab与C语言程序的应用编程接口 4Information Theory & Technology Center(ITTC)MEX文件主要有以下几方面的应用： 已经开发的已经开发的C语言程序，则不必将其转化为语言程序，则不必将其转化为M文件而重复劳动，通过添加入口程序文件而重复劳动，通过添加入口程序mexFunction，可以由，可以由MATLAB调用。调用。 在在MATLAB中，中，M文件的计算速度特别是循文件的计算速度特别是循环迭代的速度

4、远比环迭代的速度远比C语言慢，因此可以把要语言慢，因此可以把要求大量循环迭代的部分用求大量循环迭代的部分用C语言编写为语言编写为MEX文件，提高计算速度。文件，提高计算速度。 直接控制硬件，如直接控制硬件，如A/D采集卡，采集卡，D/A输出卡输出卡等，以用于数据采集或控制应用。等，以用于数据采集或控制应用。 MEX文件5Information Theory & Technology Center(ITTC) MEX文件的源程序由两部分组成： 计算子程序计算子程序 包含所有完成计算功能的程序代码，计算程序可以是包含所有完成计算功能的程序代码，计算程序可以是普通的普通的C语言程序，按照语言

5、程序，按照C语言规则编写即可语言规则编写即可 入口子程序入口子程序mexFunction 在在MATLAB系统与被调用的外部子程序间建立通信联系系统与被调用的外部子程序间建立通信联系 入口子程序的名字必须是入口子程序的名字必须是mexFunction，调用格式为：，调用格式为： void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs,int nrhs, mxArray *prhs) nlhs：输出参数数目：输出参数数目 plhs：指向：指向mxArray（MATLAB中所有数据都由中所有数据都由mxArray定义）定义）的输出参数的指针的输出参数的指针 nrhs：输入参

6、数数目：输入参数数目 Prhs：指向：指向mxArray的输入数据的指针。的输入数据的指针。 MEX文件（续）6Information Theory & Technology Center(ITTC) mexFunction函数举例 使用使用a,b=test(c,d,e)调用调用mex函数函数test时，传给时，传给test的这四的这四个参数分别是个参数分别是 2，plhs，3，prhs其中：其中： prhs0=c prhs1=d prhs2=e plhs0=a plhs1=b注意：注意：MEX文件的两个主要部分在使用中可以是独立的，文件的两个主要部分在使用中可以是独立的，也可以是组合

7、在一起的。不管是哪一种情况，也可以是组合在一起的。不管是哪一种情况，MEX文件都文件都必须包含头文件必须包含头文件mex.h，以便正常申明入口程序。，以便正常申明入口程序。MEX文件（续）7Information Theory & Technology Center(ITTC)例：第一步：给出一个简单的C语言程序该程序的功能是将标量该程序的功能是将标量x加倍。加倍。 #include math.hvoid timestwo(double y, double x)y0=2.0*x0;return;Matlab与C语言混合编程示例8Information Theory & Tech

8、nology Center(ITTC)#include mex.h void timestwo(double y, double x) y0 = 2.0*x0; void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs, int nrhs, const mxArray *prhs ) double *x,*y; int mrows,ncols; /*检查正确的参数数目 */ if(nrhs!=1) mexErrMsgTxt(需要一个输入参数 .); else if(nlhs1) mexErrMsgTxt(输出参数太多 ); Matlab与C语言混合编程示例（续）/*输

9、入变量必须是非复数类型的标量输入变量必须是非复数类型的标量 .*/ mrows = mxGetM(prhs0); ncols = mxGetN(prhs0); if( !mxIsDouble(prhs0) | mxIsComplex(prhs0) | !(mrows=1 & ncols=1) ) mexErrMsgTxt(输入变量必须是非复数类型的标量输入变量必须是非复数类型的标量 .); /*为返回参数创建矩阵为返回参数创建矩阵 . */ plhs0 = mxCreateDoubleMatrix(mrows,ncols, mxREAL); /*分配输入输出参数的指针分配输入输出参数的指针 . */ x = mxGetPr(prhs0); y = mxGetPr(plhs0); /*调用调用timestwo子函数子函数 . */ timestwo(y,x);第二步：编写与第二步：编写与C语言程序功能相同的语言程序功能相同的MEX文件文件9Information Theory & Technology Center(ITTC) 第三步：将此MEX文件复制到当前工作目录进行编译和链接 在在MATLAB命令窗口中输入：命令窗口中输入： mex timestwo.c 第四步：编译后就可以象调用M函数一样调用timestwo了 在在MATLAB命令窗口中输入：命令