Windows 64 与 Matlab 64 MEX混合编程初步

piday123

说明
# i  i8 w+ n7 w5 p5 k0 I- j: zMatlab混合编程
$ B5 z0 r  `2 M; n8 P2 u       下载与安装编译器
) S. ~9 {4 v& b5 O1 ?% p              Microsoft Windows SDK 71CC
              TDM-GCCgccg
$ [# b9 t) o0 h                     For Matlab 2015
                     For Matlab 2014
              选择编译器
              编写ccpp文件
                     mexFunction函数介绍
              编译多个ccpp文件


说明
& m8 T6 i- @* B4 c$ |& m( S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。
5 D8 {- x" K& F- S+ R5 y( m
( M. n% [3 B7 \% z8 j. f: K& a0 V3 U

• 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）
  / i. I! _- r0 h# p& l3 i/ S3 \

Matlab混合编程
下载与安装编译器
" c+ Y/ W  M; Q: O6 P9 f1 X0 q8 \Microsoft 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。
. j  ]* r: U2 W* |
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。
* r- j4 K+ x. s( Z& \
$ _+ I# r. [5 x# h8 Y2 i# r. JTDM-GCC（gcc/g++）
/ e# h9 H  t- J" [For 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。
5 T& g0 T, N0 j( p3 N
+ i; x- T* }" l1 ?6 E

• 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：
  

1 I5 Z: _) L; Y, n9 t& n6 a( @

7 y- X3 D% `3 y0 Z

• 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：
  " B+ s" L0 N- M1 u

& I7 C; Y# a$ k, I" U3 @! O4 g
+ I( t$ ^5 L, e  h8 H6 E至此完成！

6 S( O5 e3 X( x1 Z9 T" ~For Matlab 2014
如下文章针对于MATLAB 2014a。

8 X8 `6 d- d& Q8 G3 Z9 i) P: E) }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。
4 Z$ v+ U; _/ j: M% i# U! H4 d
% X4 h: D$ ^& w  p4 F, ]0 d根据以前使用经验，安装路径最好不要有空格中文。

' }( N+ M  d8 j! O. X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：

* _7 W" P+ s; O
最后的战斗：
# p; o; N, |1 j6 g- Z8 _8 Z7 K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：

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。
3 q0 G2 I/ I: D+ G( X
6 i6 s0 d1 c, V8 b8 u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）：

%USERPROFILE%\AppData\Roaming\Mathworks\MATLAB\R2014a\

: z( A2 W8 P, Z下面是代码：

@Echo off
% U- A# V5 r) W  C
9 p: T1 }* W. T. E9 R2 Y5 M:: NOTE: this is actually not a proper .bat file executed by Windows. MEX
::       parses it and only understands a very reduced set of commands:
  w( I; x* A! f3 L9 d::       "set" and "rem" apparently, everything else is ignored (behaves as
5 E0 U  @8 _0 x) z( Y# P, O0 k::       "rem"), so don't do any fancy batch stuff in here. There are some
% a8 @4 F% _! Y; W9 H' J) |::       undocumented special vars you can set here that will trigger MEX
::       to do fancy stuff.
, @* E1 j; k# X/ g
- ]9 Z) v; D6 t! l& r% [8 s9 ^:: You can use MinGW64 builds (win32 threads + seh unwinding) from here:
:: http://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/Toolchains%20targetting%20Win64/Personal%20Builds/mingw-builds/
$ C7 s( j& e3 H3 h( L% g6 B
:: Tested with the following:
:: 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

3 z4 }! ~  x; X* o/ e( n:: Set this to your Mingw64 top folder, where you extracted the above
set MINGWPATH=p:\mingw64

:: Leave these alone unless you know what you're doing.
set PATH=%MINGWPATH%\bin;%PATH%
/ n1 |! X* ^& K: hset PRELINK_CMDS=echo.>%TEMP%\mexstaticlibs
# t( B3 H, h8 h- _
& C: ?3 s% |) [, Z; y. m:: You can have MEX run some commands before calling the linker.
0 |' J$ K# N. P8 V3 ]# `9 Z:: The two examples below will cause gcc to output the full path to some
:: static libraries so you can link statically to them (see the
% ~: |) A" s+ O# l# w+ p:: LINGFLAGSPOST special var below). You can set any command here, however.
1 a: [, u6 ]! t* c5 S# e+ z- vrem set PRELINK_CMDS1=gcc -print-file-name=libwinpthread.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
* S1 D% A: v+ D  Y; q. y& grem set PRELINK_CMDS2=gcc -print-file-name=libquadmath.a >> %TEMP%\mexstaticlibs
rem set PRELINK_CMDS3=...
% e  e7 b! t5 r2 I3 |* {6 r9 s  V
) o* T- Q5 w% [% {2 }- 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%"
rem set POSTLINK_CMDS2=...

8 a6 r: q6 e( Y$ Y, h) K$ p:: You can change these if you really need to.
set COMPILER=g++
4 P- {# B% F* H: i- eset COMPFLAGS=-c -I"%MATLAB%\extern\include" -DMATLAB_MEX_FILE
) K4 h8 @7 _, V% Sset OPTIMFLAGS=-O3 -funroll-loops -DNDEBUG
set DEBUGFLAGS=-g
set NAME_OBJECT=-o
) ]6 w% G$ P1 e: M, M! y% @
$ W, t, d; w' Z  G' i3 t* Lset LINKER=g++
set LINKFLAGS=-shared -static-libstdc++ -static-libgcc -L"%MATLAB%\bin\win64" -L"%MATLAB%\extern\lib\win64\microsoft" -lmex -lmx -leng -lmat -lmwlapack -lmwblas
% i' o% o$ z7 E% {; |
8 g! [6 Q/ D! x1 T( t2 t* eset LINKFLAGSPOST=@%TEMP%\mexstaticlibs
set NAME_OUTPUT=-o "%OUTDIR%%MEX_NAME%%MEX_EXT%"


:: EXAMPLES
6 j2 ?( Z4 C+ j1 w6 M:: ========

:: You can compile simple files using "mex file.cpp". To support more than 2^32 elements, use
( d9 [) F1 _5 N6 A% r:: "mex -largeArrayDims file.cpp" ... use this by default, unless you know what you're doing.

:: To add include dirs, lib dirs, or compile/link flags, do:
! k5 [( d5 E5 z) q9 r- t; N( V:: mex COMPFLAGS="$COMPFLAGS -std=gnu99 -Ix:/include/dir" LINKFLAGS="$LINKFLAGS -Lx:/libs/dir -lmylib" -largeArrayDims file.cpp
4 x  I; K7 }  L+ B% y

选择编译器
$ H% [  f: Q& E- y; Y+ `* x

• 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：
  
• 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：
  
• 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：
  
  

+ \% i* f! J- L+ h* m4 P! C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！
7 J9 t+ }' Z) d6 z
+ X; q; T2 V6 }8 Y. N% @* l
3 e8 L) u- Y1 V0 u编写c/cpp文件
与普通的C文件的编写有两点不同：

• 包含mex.h头文件，即：#include "mex.h"；
• 编写mexFunction函数。
  : D/ f$ @$ k( l* f

下面以一个求和的例子说明：

#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
double add(double x, double y)
{
/ a5 w/ m$ \& a! i6 p/ n    return x + y;
}
// MEX文件接口函数
+ y$ f5 [) q; q$ }0 o9 mvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
/ W0 ^: F! d3 V{
( K8 v" P! U% c2 i1 O" T9 j    double *z;
    double x, y;
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
    z = mxGetPr(plhs[0]);
; A: F4 S7 e+ ~9 T; v! R. z/ l7 K    x = *(mxGetPr(prhs[0]));
    y = *(mxGetPr(prhs[1]));
    *z = add(x, y);
}


# u' U- G- A4 h4 u  T2 e5 i& A; aMatlab命令窗口输入mex add.cpp，运行结果如下图：
3 u' R+ j; k7 |% X8 |
7 d9 J; m) c7 U5 t+ O* X0 w: G, p
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
: p( z+ V: w3 ?) o) Q- G% VmexFunction函数接口如下：

2 i; p4 I$ a0 B) lvoid mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
  x% ~9 \: s  P9 \' y* 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 D, R2 F) D1 P& g! a4 ^2 F% t# @
参数                  意义                          英文全称                 类型
2 `* K) {+ H) _  a$ U  A, Enlhs        左边输出参数的数目        number of left-hand side        整型（int）
. g( l* c! w% Splhs        指向输出参数的指针        pointer of left-hand side        指针数组
) A! C2 ?$ Y1 R! ?$ Mnrhs        右边输入参数的数目        number of right-hand side        整型（int）
prhs        指向输入参数的指针        pointer of right-hand side        指针数组

, _) O0 @  E% Y8 h详情参考：
! J. g% n" b2 f- `
1 y. O! S9 s% w8 v% q& ~( ?7 b4 c

• 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
  3 G% F# g. g3 b' r" T8 F

3 A: a0 V: S9 m% H6 N3 h% ~! a* S
编译多个c/cpp文件
/ x5 Z( F& R! i" |! {假设A.c调用B.c，B.c调用C.c
1 z0 X# C) G: ]! |可以使用如下命令编译：

mex C.c
" x% Y& S' h. y3 U3 x9 n& _mex B.c
mex A.c
0 i4 x% ^% ?* D9 |5 o5 X3 T1 \
或者
5 r& a% S/ v% y8 `: P# D
# C8 M0 W& ?, Z& @# Gmex A.c B.c C.c


: }9 ?+ F' M7 X$ ?- y/ n


  ^! L  Y6 U& V! [( W
+ R* P4 I" N- Y  ~- F

NNNei256

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