在MATLAB中调用C程序：创建和使用MEX文件

"这篇文章主要介绍了如何在MATLAB中使用C语言编写MEX文件，以便将C函数集成到MATLAB环境中，实现两者之间的交互。" 在MATLAB中，C语言的使用通常涉及到创建MEX文件，这是MATLAB能够直接调用的二进制可执行文件，类似于动态链接库。MEX文件的创建允许用户利用C语言的高效计算能力，同时保持MATLAB的便捷性。C语言因为其高效、灵活性和广泛的应用，经常被用于编写高性能计算的部分，然后通过MEX文件的形式在MATLAB中调用。 1. **为什么要用C语言编写MEX文件** 使用C语言编写MEX文件的主要原因是提高计算效率。C语言编译后的代码运行速度快，可以直接操作内存，对于处理大量数据或执行复杂计算的任务更为高效。通过MEX文件，用户可以在MATLAB环境中无缝调用这些高效代码，而不必牺牲MATLAB的便利性。 2. **编译器的安装与配置** 在MATLAB中使用C语言，首先需要安装兼容的C编译器，如Microsoft Visual C++或GCC等。然后，使用MATLAB的`mex-setup`命令配置编译器环境，确保MATLAB知道如何调用编译器来构建MEX文件。 3. **一个简单的MEX文件例子** 例如，有一个简单的C函数`double add(double x, double y)`，它接受两个双精度浮点数并返回它们的和。要在MATLAB中使用这个函数，需要创建一个MEX文件，包含`mexFunction`，它是MEX文件的入口点。`mexFunction`会接收MATLAB传递的参数，调用C函数，并将结果返回给MATLAB。 ```c #include "mex.h" // 定义C函数 double add(double x, double y) { return x + y; } // 定义MEX函数 void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]) { // 检查参数数量 if (nrhs != 2 || nlhs > 1) { mexErrMsgIdAndTxt("MyAdd:InvalidNumInputs", "Usage: out = add(x, y)"); } // 获取输入参数 double x = mxGetScalar(prhs[0]); double y = mxGetScalar(prhs[1]); // 调用C函数并设置输出 plhs[0] = mxCreateDoubleScalar(add(x, y)); } ``` 4. **MEX文件的组成与参数** MEX文件由两部分组成：C函数本身和`mexFunction`。`mexFunction`接收四个参数：`nlhs`（输出参数的数量），`plhs`（用于存储输出参数的指针数组），`nrhs`（输入参数的数量），`prhs`（包含输入参数的指针数组）。在`mexFunction`中，我们需要解析输入参数，调用C函数，然后创建返回的MATLAB数据结构。 5. **常用的mex-函数和mx-函数** `mex`函数如`mexPrintf`用于打印信息，`mexErrMsgIdAndTxt`用于抛出错误。`mx`函数主要用于处理MATLAB的数据结构，如`mxGetScalar`用于获取标量数据，`mxCreateDoubleScalar`用于创建双精度浮点数的MATLAB标量，`mxGetPr`和`mxSetPr`用于处理数组数据。 在MATLAB中，使用`mex add.c`命令编译源文件`add.c`，生成对应的MEX文件，例如在Windows上为`add.mexw32`。然后，用户可以在MATLAB环境中直接调用`add`函数，就像调用MATLAB内置函数一样。 通过这种方式，MATLAB用户可以充分利用C语言的优势，同时享受MATLAB的高级编程环境和数据处理能力。MEX文件的使用极大地扩展了MATLAB的功能，使得高性能计算和定制化功能成为可能。