MATLAB C-MEX混合编程技术详解

"MATLAB C-MEX 混合编程技术允许用户利用MATLAB调用C语言编写的程序，以实现高效计算和充分利用现有C代码。这种方法可以避免在独立的开发环境如VC或VS中进行编写、调试和编译，全部操作都可以在MATLAB软件内部完成。MEX文件是MATLAB与C/Fortran代码交互的桥梁，主要用于两种主要场景：一是将已有的C或Fortran程序转换为可在MATLAB中运行的形式，二是加速MATLAB中运行较慢的算法。" MATLAB C-MEX混合编程的核心在于创建MEX文件，这是一种可执行文件，能够在MATLAB环境中直接调用。通过C或Fortran编写高效代码，然后用MATLAB的mex命令编译生成MEX文件，使得MATLAB能够调用这些底层语言编写的函数，从而提升计算性能。 以例子中的`timestwo.c`文件为例，它是一个简单的MEX文件，实现了将输入数组的每个元素乘以2的功能。文件包含`mex.h`头文件，这是所有MATLAB MEX文件必须包含的部分，它提供了MATLAB与C代码之间的接口函数。 C代码中的`mexFunction`是MEX文件的主要入口点，MATLAB通过调用这个函数来执行C代码。`mexFunction`接收输入参数`nrhs`和`prhs`，以及输出参数`nlhs`和`plhs`。这些参数用于传递MATLAB工作空间中的变量到C函数，以及将C函数的结果返回给MATLAB。 在`mexFunction`中，首先检查输入和输出参数的数量是否符合预期。在这个例子中，`timestwo`函数期望一个输入参数`x`和一个输出参数`y`，因此`nrhs`应等于1，`nlhs`可以是0或1，但不应超过1。接着，通过`mxGetM`和`mxGetN`函数获取输入矩阵的尺寸，以确保数据处理的正确性。 一旦所有的输入参数检查完毕，就可以通过类型转换和指针操作访问MATLAB数组。在这个例子中，`x`和`y`被声明为`double`类型的指针，它们分别指向MATLAB传入的`prhs[0]`（输入参数）和`plhs[0]`（输出参数）的内存区域。然后，C代码执行实际的计算，将结果存储回`y`指向的内存，最后MATLAB会自动更新工作空间中的相应变量。 在MATLAB环境中，可以通过`mex timestwo.c`命令编译C源代码，生成MEX文件。之后，就可以在MATLAB命令行中直接调用`timestwo`函数，就像调用普通的MATLAB函数一样。 MATLAB C-MEX混合编程提供了一种灵活且高效的方法，使得用户能够结合MATLAB的便捷性和C/Fortran的高性能，解决复杂计算问题，尤其适用于需要高性能计算和处理大量已有C代码的场景。