Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
  }: e; E# O4 @+ Y( XMatlab混合编程
       下载与安装编译器
% Q) l: h1 M% C* }7 B/ T0 N0 G              Microsoft Windows SDK 71CC
- |/ ]" n  `2 ]9 _+ L              TDM-GCCgccg
                     For Matlab 2015
9 V% j/ v7 V4 K                     For Matlab 2014
              选择编译器
* w& M2 [' D( K+ I, k+ f              编写ccpp文件
                     mexFunction函数介绍
) j; O6 j0 a( b6 R/ ]' \* B              编译多个ccpp文件
2 K0 j* v# i& {2 r) o

6 ]3 e$ j' G2 g0 J4 c8 s; @) s说明
" z  D+ `, Z" z$ r. x: I记录本人在Windows下，使用Matlab 64-bit 版进行混合编程时遇到的问题，主要记录编译器的安装与简要的混编过程。
& z3 v$ ]& s0 w( p8 Q) n3 r4 ^

• Matlab版本：Matlab R2014a 64-bit、Matlab R2015b 64-bit
• 操作系统版本：Windows 8.1 64-bit、Windows10 64-bit
• 编译器：Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++) 和 GNU编译器（有MinGW（Minimalist GNU for Windows，仅32位）、MinGW64（64位和32位）、TMD-GCC（非官方的编译器包）、CygWin等等，它们间的区别与联系参见GCC_Cygwin_MinGW_TDM-GCC）
  . `: A; o! V0 |$ {$ \; z6 }: P

Matlab混合编程
下载与安装编译器
) s2 N0 d* M7 ~% U" U( LMicrosoft Windows SDK 7.1(C/C++)
点此Microsoft Windows SDK for Windows 7 and .NET Framework 4 (ISO)打开下载页面，是镜像文件，选择64-bit版，文件大小500M+，全部安装需占磁盘近2G。

# }, d7 @' k, |4 Y% t4 `/ _% g下载完成后根据提示安装即可，如果出现问题，安装失败，参考：Problem&Solution 部分。

TDM-GCC（gcc/g++）
; j" u" a: J- ?( T3 \1 r! X, QFor Matlab 2015
Matlab 2015已经开始支持GNU编译器，具体参见：Supported and Compatible Compilers for R2015b，安装方法参见：Install MinGW-w64 Compiler。
/ W% l# n( y5 d0 K+ d
' L! g9 P6 }# P

• 注意，MATLAB 2015现仅支持GCC4.9.2，在安装TMD-GCC时，不要勾选更新，如下图：
  $ Y4 _* g3 W, Q2 D% s% y' M

: I5 T' ?/ y6 g0 C6 z& A' V7 a

• 然后，还需注意的是安装路径不能有空格；
• 需要添加系统环境变量MW_MINGW64_LOC=your tdm-gcc path。
• 重启系统和MATLAB后，输入mex -setup显示：
  

. N& i8 @) N3 N# l3 G/ `; k% W  E

至此完成！
* @7 _, b4 V6 ?" A& Y2 |+ Q
& }6 \1 C8 t' H2 GFor Matlab 2014
+ t) _; t( O( y1 w7 B0 U如下文章针对于MATLAB 2014a。

' r$ V. T" r# k' {  n点此tmd-gcc打开下载页面，选择64位版本，40M+，全部安装占用400M+磁盘空间。
2 z6 K6 G( h& i! _% _
根据以前使用经验，安装路径最好不要有空格中文。

安装完成后，开始 -> 运行 -> cmd打开Windows命令窗口，输入gcc -v，如下图所示，显示安装信息，说明安装成功：
2 v. N, D+ J  Z: x

最后的战斗：
因为Matlab不支持GNU的编译器，还得做点事，下面的方法来自Using GCC (MinGW) as MATLAB’s MEX compiler 中的Bogdan的解答：

  r5 e; T# X! ^/ M! r/ v8 P下面的代码是从Bogdan主页上下载的mexopts.bat文件代码，使用时需要做一点小小的改动。
9 D% Y/ E7 L0 ~7 e* ]* ?5 V
+ N( @4 g0 M: a) G" Y! |在下面的代码中找到：set MINGWPATH=p:\mingw64这句代码，将其中的路径p:\mingw64替换成你的TMD-GCC-64的安装目录，如我的是：E:\devtools\TDM-GCC-64，然后保存并将mexopts.bat文件copy到计算机如下路径（复制下面的路径地址，粘贴到资源管理器窗口地址栏，回车即可）：
' Y" S; U0 ?5 Z: ~! a& p( a6 t
4 o+ u$ I6 D) ]/ o$ j%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\
8 x* P( _( G: o( I$ M* D
下面是代码：
  ?( ]2 ^" P: D. S* _; O
@Echo off
: l  z6 T, M  D- S3 J& d: f
; p- f6 P6 ?; q:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
- V( y: @, v' @::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
: j8 }5 w7 q1 E$ I::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
: e4 T+ Z  J7 i6 I::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
::       to do fancy stuff.

1 d: |) Z" G8 `1 t:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
7 N5 Z- Q+ g5 l$ ?:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/

5 u1 R+ B  Y: N:: Tested with the following:
/ q5 N% ]6 ^; Y" I& c6 k# e:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/4.9.1/threads-win32/seh/x86_64-4.9.1-release-win32-seh-rt_v3-rev1.7z
5 `$ Y0 X3 Y5 r" ]9 V4 u6 }: K* J; x+ z
:: Set this to your Mingw64 top folder, where you extracted the above
set MINGWPATH=p:\mingw64
) p+ p8 `) b4 a, ?. v6 o3 l! M4 P
:: Leave these alone unless you know what you're doing.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
5 u$ |3 E9 ^/ U4 S& aset PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs
# A6 {* G- \0 `' G$ Q
:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
; F. d4 t& g3 T& I8 [4 _3 X:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
! h4 _. W" Q2 \( e& U:: static libraries so you can link statically to them (see the
* {3 H& T6 j7 V6 E5 A:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
rem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
rem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
. D9 d$ d1 C; `$ u8 mrem set PRELINK_CMDS3=...

9 k+ p% K. C3 N, |' w:: You can have MEX run some commands also after calling the linker
:: (e.g. upx compress the output .mex)
rem set POSTLINK_CMDS1=upx -9 "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"
8 g9 g6 h" a% n: F) X7 C1 Mrem set POSTLINK_CMDS2=...

:: You can change these if you really need to.
" \- i& T8 V1 v4 t9 aset COMPILER=g++
2 Y3 ?$ M' Z* L( t% Z  {set COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
set OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
- O# R3 M# A! l% D0 \set NAME_OBJECT=-o
$ R* _, \* q; E4 |' M9 }
set LINKER=g++
6 V, x  U' ^6 K; {2 Vset LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas

set LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
1 N" G8 \2 ~/ P# s- h) Zset NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"


:: EXAMPLES
# X, R; w( J, k& X6 j) {4 p:: ========

:: You can compile simple files using "mex file.cpp". To support more than 2^32 elements, use
:: "mex -largeArrayDims file.cpp" ... use this by default, unless you know what you're doing.
# O# u% e( F. y6 c
3 K) y* A$ O, Q0 D$ a:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp


选择编译器

• 查看可用编译器：使用mex -setup查看可选择的编译器，如果没有需要自己安装，如果已安装且只安装了编译器Microsoft Windows SDK 7.1(C/C++)，显示如下结果：
  / ~7 I5 o- v$ j! c7 k
• 选择编译器：使用mex -setup lang选择编译器，如mex -setup C++选择C++编译器，如下图：
  * A5 }4 e6 l+ r# M5 F
• 如果你也按上面TDM-GCC（gcc/g++） 中讲的方法，配置了TDM-GCC-64位的编译器，那么，你会发现结果如下：
  
  

9 G( C) ]! p1 b7 E4 t8 ~刚开始我也以为不能用，后来试着编译了一下，竟然可以！
      
DT.c文件中重复定义了无穷大，注释掉，就没有提示啦！
) q0 y0 C4 w) M
6 U6 n0 C7 v9 ~% b
* \' N0 H5 S4 w% e5 [& [' u/ J; i编写c/cpp文件
/ p! m! |+ f' X与普通的C文件的编写有两点不同：
5 D% B" [9 e! E' C
- Y5 \' z( {  V7 h% t  q

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  9 i: ?! D* F* I' ~# @8 a

% D$ _  ?: g' Z4 }3 ?4 S' W$ Z
下面以一个求和的例子说明：

& Q0 @& E3 X. s% ~& Q4 e0 l9 G+ P#include "mex.h" // 使用MEX文件必须包含的头文件
// 执行具体工作的C函数
& v2 B8 Y& [# c, ddouble add(double x, double y)
{
    return x + y;
}
// MEX文件接口函数
void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
: Q/ j3 E+ w: W+ `! t6 [2 w{
    double *z;
    double x, y;
: p0 ~) U( l; e    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
" ]& f8 S; p& {2 U    *z = add(x, y);
$ Q5 c2 c# Q' X, y2 u( p) Q# i- x1 r}
/ R  q& t/ y# m; _/ W

: H# t5 u& L- y% u; V! \6 ~Matlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
$ J6 M8 _3 ?0 \
  _' v3 p/ @! j, }  O
在Windows上编译后生成mexw32和mexw64文件，在Linux上编译会生成mexa32和mexa64文件。

mexFunction函数介绍
4 k6 T1 L5 Y& H( t3 [1 o2 SmexFunction函数接口如下：
8 b/ q! W# N! ~% d6 F
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
# ?' y9 v! [* n3 i" G$ t/ L
可见，是没有返回值的，其实是通过指针数组plhs传递的。它共有四个参数，即左边的输出参数及数目和右边的输入参数及数目，具体参数意义如下：
8 {2 |! |8 q6 i! Z9 ~, V
, p# N; `4 I/ V2 p0 D! \参数                  意义                          英文全称                 类型
: X2 {( Y0 Z7 @7 v+ Z* enlhs        左边输出参数的数目        number of left-hand side        整型（int）
plhs        指向输出参数的指针        pointer of left-hand side        指针数组
! c; Q0 o5 d2 O! mnrhs        右边输入参数的数目        number of right-hand side        整型（int）
" ~- D& g2 o* x" t* w0 ^prhs        指向输入参数的指针        pointer of right-hand side        指针数组

9 ?$ {& @- z+ V) x2 J详情参考：
& Q' p8 r  W% o

• Matlab参考-MEX库
• MATLAB中mexFunction函数的接口规范(转载)
• Matlab与C语言程序的应用编程接口
• matlab和C/C++混合编程–Mex
  

* S$ F' F& l+ k! o
编译多个c/cpp文件
6 T8 `; E8 j5 ]- o$ H假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
可以使用如下命令编译：
8 C1 u( {' v; u& [0 \) p0 X1 o
mex C.c
mex B.c
mex A.c
6 s: D1 o; r( O1 _8 a# v
或者

mex A.c B.c C.c
& B3 m0 X$ L. u$ R# n8 z

9 c  m! F2 \2 U! i+ Y, p! S1 C

- r" `8 O9 }) n% \2 M& w

NNNei256

先收藏了吧