Matlab与C++接口与混合编程讨论小结

AaronSpark

Matlab与C++接口与混合编程讨论小结
一章、概述

　Matlab是当今世界上使用最为广泛的数学软件，它具有相当强大的数值计算、 数据处理、
系统分析、图形显示，甚至符号运算功能，是一个完整的数学平 台，在这个平台上，你只需
寥寥数语就可以完成十分复杂的功能，大大提高了 工程分析计算的效率。另外由于Matlab的
广泛使用，于是出现了为各个领域专 门使用的工具箱(即在某一研究领域常用数学工具的函数
包)，这些工具箱的出现 更加促进了Matlab的流行。

　　Matlab强大的功能只能在它所提供的平台上才能使用，也就是说，你必需在 安装有mat
lab系统的机器上使用.m文件，这样就给工程计算带来了很大不便；特 别是，在matlab中，使
用的行解释方式执行代码，这样大大地限制了代码执行速度。 于是人们想到，能否开发一个
matlab与其他高级语言的接口，这样就可以把matlab 的强大功能融入各种应用程序中，并且
通过高级语言编译器编译为2进制代码， 从而大大提高了执行速度。

　　 于是matlab的5.1版本提供了自带的C++ Complier，同时MathTools公司也为 Matlab开
发了m文件高效解释和调试IDE：MIDEVA。经过近两年的发展，matlab 5.3 中的C complier--
mcc版本已经为2.0,而MIDEVA最新版本为4.5。 将matlab与C混合编程大概有如下三种方法：

　　1.用Matlab的mcc将.m文件翻译为cpp源文件，然后在C编译器中调用 也可以用mcc编译编
译为stand-alone程序。

　　2.用Matcom（MIDEVA）将.m文件翻译为cpp代码，并编译为exe或dll 文件。

　　3.按照matcom的语法，在VC或BCB中直接书写matlab语句(与matlab 很相似)，这也是我
最喜欢用的方法。

　　方法1和2/3各有利弊，1不支持图形(支持图形的库国内现在还没有D)， 1对类支持也不
够，2支持绝大多数的matlab语句(包括图形)，但对 于struct等的支持也有缺陷。

　
Matlab与C++接口与混合编程讨论小结(二)
　VC++中使用MATLAB的C++数学库和MCC生成的程序

　　0、简介

　　MATLAB5.3的提供了C/C++数学库，其中的C++数学库功能很强，使用它可以用类似MATLA
B 的语法编写C++程序，十分方便。虽然速度上仍然比手工C/C++程序慢，但是由此换来的高
效的开发效率和可靠性往往是值得的。另外mcc命令可以将M文件转化为C或CPP文件，编译 后
可以脱离MATLAB运行 ，它们也是使用的C/C++数学库。 不过，MATLAB的数学库在开发时似乎
倾向于编译独立的可执行程序，把VC、BC只是作为一 个编译和连接的工具，而没有过多地考
虑在VC、BC的集成环境下进行开发。这给我们带来 了不便。 很多网友问起如何将MCC生成的
C++程序嵌入到VC。最近对这个问题做了一下尝试，在这里 做一个总结，请大家回去试试。这
里只介绍VC的情况，用BC的网友就自己研究研究吧，估 计是类似的。

　　1、设置项目编译选项 首先建立一个新的项目，或者打开一个已有的项目，然后选择菜
单： Project->Settings->C/C++ Categoryreprocessor Preprocessor definitions: Pre
processor definitions: 添加: MSVC,IBMPC,ND Category: Precompiled Headers 选择
: Automatic use of precompiled headers Through header: stdafx.h

　　2、调设置项目连接选项 首先要从下面几个函数定义文件(*.def)生成相应的导入库文件
(*.lib) libmmfile.def libmcc.def libmatlb.def libmx.def libmat.def 它们位于目录c:
\matlab\extern\include 用下面命令导出库文件: lib /def:libmmfile.def /out:libmmfil
e.lib /machine:ix86 lib /def:libmcc.def /out:libmcc.lib /machine:ix86 lib /def:li
bmatlb.def /out:libmatlb.lib /machine:ix86 lib /def:libmx.def /out:libmx.lib /mac
hine:ix86 lib /def:libmat.def /out:libmat.lib /machine:ix86 将它们放入你的项目连接
选项 Project->Settings->Link Categorynput Object/library modules: Object/librar
y modules: 添加:libmatpm.lib libmmfile.lib libmcc.lib libmatlb.lib libmx.lib libm
at.lib

　　注1: 中间是空格，不要加逗号 注2: libmatpm.lib是C++ MathLib的库，如果是只用C，
就不用连接它了。 Ignore libraries: 添加: msvcrt.lib 注: 仅在Debug版本中需要。原因
不明 以上的这些lib文件，我已经做好了，打了个包放在这里下载：matlablibs.zip (64K
)

　　3、设置编译环境 Tools->Options->Directories Include fiels添加: c:\matlab\ext
ern\include c:\matlab\extern\include\cpp Library fiels添加: c:\matlab\extern\lib
c:\matlab\extern\include 注：下面这个目录是那些lib所在的地方。 如果都挪到上面的目
录，这个自然就不要了。

　　4、编写程序 用MCC命令生成的CPP文件和自己手工编写的CPP文件, 其项目设置是完全相
同的, 程序的语法原则上也是一样的. 只是MCC生成的CPP文件有大量"没用"的代码. 区 [Mat
lab] (1)添加自己编写的程序模块 用下面文件头: #include "stdafx.h" #include "matlab
.hpp" 然后, 按照C++ MathLib文档要求的格式书写程序. (2)嵌入mcc生成的文件 在MATLAB下
用下面格式的命令生成cpp文件 mcc -t -L Cpp test 得到test.hpp, test.cpp 将test.cpp加
入项目, 不做任何改动. 最后，摁F7编译就可以了。

　　5、实例 上面罗罗嗦嗦一大堆，肯定让你打哈欠了 没关系，其实还是挺简单的，这里
有个VC的project，用C++数学库解决了一个幼儿园的算 术题，下载回去看看吧，马上就明白
了。 MccDemo.zip (68K) 这里先说明一下： MATLAB程序test.m: function [sum, prod]=te
st(x,y) sum = x+y; prod = x*y; 用来计算两个数的和与积。注意这是两个返回变量的情况
。 另外，x,y当然可以是数组。 只是MCC生成的CPP文件有大量"没用"的代码. 用mcc命令生成
了test.hpp和test.cpp。 用mcc命令生成了test.hpp和test.cpp。 文件demo.cpp:

　　#include "stdafx.h" #include "matlab.hpp" #include "test.hpp" void mccDemo()
{ CString str; mwArray x, y, sum, prod; double dx,dy,dsum,dprod; x = 5.0; y = 10
.0; sum = test(&prod, x, y); dx=x(1,1); dy=y(1,1); dsum=sum(1,1); dprod=prod(1,1)
; str.Format("%f+%f=%f\n%f*%f=%f", dx,dy,dsum,dx,dy,dprod); AfxMessageBox(str); }

　　由于采用了C++数学库，语法很简单。注意数组的赋值、其中数据的存取，这些都要仔细
地看手册。 最后是跳出一个消息框，显示计算结果。 改程序启动之后，选择菜单mcc->dem
o即可。
Matlab与C++接口与混合编程讨论小结(三)
　　第二章、

　　第一节、用c编写mex程序[开篇]

　　用C编写mex程序 大家都知道，matlab是一种解释型的编程环境，也就是说，跟以前的b
asic一样，是读 一句执行一句的。这样做可以很方便的实现编程过程中的交互，也免去了麻
烦又耗时的 编译过程。但凡事有一利必有一弊，matlab在执行时速度慢也就根源于此。在ma
tlab里

　　tic for i=1:10000 b(i)=a(10001-i); end 怎么样，是不是很慢？ 你的程序里如果再
多几个这样的循环，运行速度就可想而知了。 上面程序的功能是将向量a里的数据逆序赋给向
量b。下面的程序可以实现相同的功能

　　tic b=a(10000:-1); 为什么这个程序运行速度就这么快呢？这是因为matlab里的基础矩
阵运算函数，像转 置，复制等等，都是以二进制程序的形式存在的，运行起来速度当然比解
释执行10000次 所以编matlab程序时，应该尽量避免用循环语句，而使用等效的矩阵运算。虽
然这样 但总是有的时候没法找到对应的矩阵运算来等效，或编出来的程序复杂得让人没法修
简单地说，mex程序就是根据一定的接口规范（mtlab提出的）编写的一个dll，matla 比如我
编了一个mex函数，名字叫max2.dll，那么只要把这个dll所在的目录加到matlab 的搜索路径
里（用addpath），就可以像调用普通matlab函数一样来调用它了。因为把 循环体放到了二进
制程序中，执行速度快得多。 Mex文件既可以用c，也可以用fortran来编。因为我用的是c语
言，所以下面的介绍都 是用c语言编写mex文件的方法。如果你用的是fortran，请你自己去看
Apiguide.pdf，里 面有详细说明
Matlab与C++接口与混合编程讨论小结(四)
　
　　第二章、

　　第二节、用c编写mex程序[一]

　　 前面说到通过把耗时长的函数用c语言实现，并编译成mex函数可以加快执行速度。这
Matlab5.1本身是不带c语言的编译器的，所以要求你的机器上已经安装有VC,BC或Wat com C中
的一种。如果你在安装Matlab时已经设置过编译器，那么现在你应该就可以使用 mex命令来编
译c语言的程序了。如果当时没有选，只要在Matlab里键入 mex -setup ，就会出现一个DOS方
式窗口，下面只要根据提示一步步设置就可以了。由于我用的是w 听说Matlab5.2已经内置了
C语言的编译器，那么下面的这些可能就用不着了。可惜现 需要注意的是，在设置编译器路径
时，只能使用路径名称的8字符形式。比如我用的V C5装在路径 C:\PROGRAM FILES\DEVSTUDI
O下，那在设置路径时就要写成：C:\PROGRA~1 这样设置完之后，mex就可以执行了。为了测试
你的路径设置正确与否，把下面的程序 存为hello.c。 存为hello.c。

　　#include "mex.h" void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const
mxArray *prhs[]) { mexPrintf("hello,world!\n"); } 假设你把hello.c放在了C:\TEST\下
，在Matlab里用CD C:\TEST\ 将当前目录改为C:\ 需要注意的是，在设置编译器路径时，只能
使用路径名称的8字符形式。比如我用的V C5装在路径 C:\PROGRAM FILES\DEVSTUDIO下，那在
设置路径时就要写成：C:\PROGRA~1 这样设置完之后，mex就可以执行了。为了测试你的路径
设置正确与否，把下面的程序 存为hello.c。 #include "mex.h" void mexFunction(int nl
hs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]) { mexPrintf("hello,world!\n
"); } 假设你把hello.c放在了C:\TEST\下，在Matlab里用CD C:\TEST\ 将当前目录改为C:\
TEST\（注意，仅将C:\TEST\加入搜索路径是没有用的）。现在敲： mex hello.c 如果一切顺
利，编译应该在出现编译器提示信息后正常退出。如果你已将C:\TEST\加 入了搜索路径，现
在键入hello，程序会在屏幕上打出一行： hello,world! 看看C\TEST\目录下，你会发现多了
一个文件：HELLO.DLL。 这样，第一个mex函数就算完成了。怎么样，很简单吧。下一次，会
对这个最简单的程 序进行分析，并给它增加一些功能。
Matlab与C++接口与混合编程讨论小结(五)
　

　　 第二章、

　　 第四节、用c编写mex程序[四]

　　输入数据是在函数调用之前已经在Matlab里申请了内存的，由于mex函数与Matlab共用同
一个地址空间，因而在prhs[]里传递指针就可以达到参数传递的目的。但是，输出参数 却需
要在mex函数内申请到内存空间，才能将指针放在plhs[]中传递出去。由于返回指针 类型必须
是mxArray，所以Matlab专门提供了一个函数：mxCreateDoubleMatrix来实现内 存的申请，函
数原型如下： mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag
) m：待申请矩阵的行数 n：待申请矩阵的列数 为矩阵申请内存后，得到的是mxArray类型的
指针，就可以放在plhs[]里传递回去了。但 是对这个新矩阵的处理，却要在函数内完成，这
时就需要用到前面介绍的mxGetPr。使用 mxGetPr获得指向这个矩阵中数据区的指针（double
类型）后，就可以对这个矩阵进行各 种操作和运算了。下面的程序是在上面的show.c的基础
上稍作改变得到的，功能是将输

　　//reverse.c 1.0 #include "mex.h" void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[]) { double *inData; double *outData; int M,N; int
i,j;

　　 inData=mxGetPr(prhs[0]); M=mxGetM(prhs[0]); N=mxGetN(prhs[0]); m：待申请矩阵
的行数

　　 plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL); outData=mxGetPr(plhs[0]); for(i=0
;iN;j++) xREAL); outData=mxGetPr(plhs[0]); for(i=0;iN;j++) outData[j*M+i =inData[
(N-1-j)*M+i]; }

　　当然，Matlab里使用到的并不是只有double类型这一种矩阵，还有字符串类型、稀疏矩
阵、结构类型矩阵等等，并提供了相应的处理函数。本文用到编制mex程序中最经常遇到 的
一些函数，其余的详细情况清参考Apiref.pdf。
Matlab与C++接口与混合编程讨论小结(六)
　　

　　第二章、

　　第五节、用c编写mex程序[五]

　　通过前面两部分的介绍，大家对参数的输入和输出方法应该有了基本的了解。具备了这
些知识，就能够满足一般的编程需要了。但这些程序还有些小的缺陷，以前面介绍的re 由于
前面的例程中没有对输入、输出参数的数目及类型进行检查，导致程序的容错性很

　　#include "mex.h" void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], 讨论区 [Matlab]
int nrhs, const mxArray *prhs[]) { double *inData; double *outData; int M,N; //异
常处理 //异常处理

　　 if(nrhs!=1) mexErrMsgTxt("USAGE: b=reverse(a)\n"); if(!mxIsDouble(prhs[0]))
mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!\n"); inData=mxGetPr(prhs[0]); M=m
xGetM(prhs[0]); N=mxGetN(prhs[0]);

　　　void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M
,N,mxREAL); outData=mxGetPr(plhs[0]); for(i=0;iM;i++) for(j=0;j

　　　在上面的异常处理中，使用了两个新的函数：mexErrMsgTxt和mxIsDouble。MexErrMs
gT xt在给出出错提示的同时退出当前程序的运行。MxIsDouble则用于判断mxArray中的数据
是否double类型。当然Matlab还提供了许多用于判断其他数据类型的函数，这里不加详 述。
需要说明的是，Matlab提供的API中，函数前缀有mex-和mx-两种。带mx-前缀的大多是对 mx
Array数据进行操作的函数，如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而带mx前缀 的则大
多是与Matlab环境进行交互的函数，如mexPrintf，mxErrMsgTxt等等。了解了这 一点，对在
Apiref.pdf中查找所需的函数很有帮助。 至此为止，使用C编写mex函数的基本过程已经介绍
完了。下面会在介绍几个非常有用的 函数调用。如果有足够的时间，也许还会有一个更复杂
一些的例程。

afly

请问版主有没有有关vc++6.0调用mcc产生的库函数（matlab7.1环境下）的具体步骤啊？在这个matlab7 .1版本下有关这个方面的资料太少了，谢谢了！