c++ - 从 MATLAB 调用 MEX 中 C++ 类的方法

Question

我有一个 DLP 套件，我需要使用 C++ API 通过 MATLAB 进行控制。

比如说，我{load_data, load_settings,display_data}在名为 dlp_controller.cpp/.c 的 mex 文件中有使用 C/C++ 的函数/方法。

我知道我可以dlp_controller();用 MATLAB 打电话。

有没有办法可以直接从 MATLAB 调用这个 mex 的方法？

说我的 dlp_controller.cpp mex 看起来像：

class dlp{ ... }
dlp::dlp{ ... }
dlp::load_data{ ... }
dlp::load_settings{ ... }
dlp::display_data{ ... }

void mexFunction(int nlhs, mxArray *[],int nrhs, const mxArray *prhs[]{ ... }

我可以以某种方式调用dlp_controller.load_dataMATLAB 之类的方法吗？注意：一种解决方法是发送一个变量dlp_controller并使用该变量和传递的数据在内部调用该函数。

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AFAIK，没有直接的方法可以做到这一点，因为mexFunction界面相当平坦。但是，我可以想到一些不同的解决方法，这应该会让你接近。根据您的需要选择最好的。

dlp最简单的方法是在您的 mex 函数中创建该类的全局实例。使 mex 函数的第一个参数调用一个字符串，该字符串指示要调用全局对象的哪个成员函数。明显的缺点是您将 mex 函数变成了单例。
例如，如果您需要多个dlp实例，您可以在 mex 函数中创建一些全局容器，std::map<std::string, dlp>然后dlp在 MATLAB 中通过某个名称引用每个实例。例如，要创建一个新实例，您需要调用 mex 函数，其名称在map. 然后，您可以使用此名称调用 mex 函数，该字符串指示要调用的成员函数，以及要传递给成员函数的任何参数。还设置了一些约定，您可以通过该约定dlp从map.
与第二种解决方案类似，dlp您可以将句柄返回给每个实例，而不是命名实例。例如，创建一个全局std::set<dlp *>变量，当您使用 mex 函数创建一个新dlp实例时，将其添加到中，set并将指向已分配对象的指针的副本返回给 MATLAB（将其粘贴在类型的标量变量中mxUINT64_CLASS）。随后调用该对象上的成员函数会将此句柄变量传递给 MATLAB 中的 mex 函数，您将在 mex 文件中适当地转换它，在set和调用成员函数中找到它。

这些方法都不是特别漂亮，但这些是我所知道的从 mex 文件中调用 C++ 类的成员函数的唯一方法。

score 4 · Accepted Answer

您可能想看看这个提交给 MATLAB Central 的内容。据我所知，它展示了最佳实践，由包括 MathWorkers 在内的许多人的新闻组建议开发而成。

http://www.mathworks.co.uk/matlabcentral/fileexchange/38964-example-matlab-class-wrapper-for-a-c++-class

score 2 · Accepted Answer

最简单的方法是设计一个保留类对象实例的 MEX 包装器，然后调度对该 MEX 二进制文件的调用。我为那些试图用 C++ 开发 MEX 包装器的人制作了一个库。

https://github.com/kyamagu/mexplus

这是一个快速的片段。

// C++ class to be wrapped.
class Database;
// Instance session storage.
template class mexplus::Session<Database>;
// Constructor.
MEX_DEFINE(new) (int nlhs, mxArray* plhs[],
                 int nrhs, const mxArray* prhs[]) {
  InputArguments input(nrhs, prhs, 1);
  OutputArguments output(nlhs, plhs, 1);
  output.set(0, Session<Database>::create(
      new Database(input.get<std::string>(0))));
}
// Destructor.
MEX_DEFINE(delete) (int nlhs, mxArray* plhs[],
                    int nrhs, const mxArray* prhs[]) {
  InputArguments input(nrhs, prhs, 1);
  OutputArguments output(nlhs, plhs, 0);
  Session<Database>::destroy(input.get(0));
}
// Member method.
MEX_DEFINE(query) (int nlhs, mxArray* plhs[],
                   int nrhs, const mxArray* prhs[]) {
  InputArguments input(nrhs, prhs, 2);
  OutputArguments output(nlhs, plhs, 1);
  const Database& database = Session<Database>::getConst(input.get(0));
  output.set(0, database.query(input.get<string>(1)));
}
// And so on...
MEX_DISPATCH

score 1 · Accepted Answer

对于它的价值，这是我对这个问题的看法。请参阅此 GitHub存储库中的示例 MEX 文件和类包装器。这是我不久前提出的一个解决方案，我刚刚在为相关问题制定答案时发现了这个问题。希望这对某人有所帮助。

设计目标

管理 C++ 类的多个持久实例
MATLAB 中使用的小连续整数句柄（不是强制转换指针）
透明地处理资源管理（即 MATLAB 从不负责为 C++ 类分配的内存）：
1. 如果 MATLAB 未能发出“删除”操作，则不会泄漏内存。
2. 如果 MEX 文件过早卸载，则自动解除分配。
防止模块过早卸载
不检查幻数就隐式验证句柄的有效性
没有模仿 mexFunction 的包装类或函数，只是 mexFunction 中的一个直观的 switch-case 块。

请注意，应该在不考虑任何 MATLAB 类的情况下实现这些目标，但这也有助于解决内存管理问题。因此，生成的 MEX 文件可以安全地直接使用（但不太优雅）。

实施概述

对于您的 C++ 类，class_type使用mexFunction静态数据存储来保存整数句柄的持久（在调用之间mexFunction）表和指向动态分配的类实例的智能指针。Astd::map用于此目的，它有助于定位已知句柄，只有你的类的有效实例才能保证存在：

typedef unsigned int handle_type;
std::map<handle_type, std::shared_ptr<class_type>>

当 (1) 通过“删除”操作擦除表元素或 (2) 卸载 MEX 文件时， Astd::shared_ptr负责解除分配。

为了防止在 MATLAB 类实例存在时卸载 MEX 文件，mexLock每次创建新的 C++ 类实例时都会调用它，从而增加 MEX 文件的锁定计数。每次删除 C++ 实例时，都会mexUnlock从锁计数中删除一个锁。

利用

[在 .cpp 中] 在 Actions 枚举中枚举不同的操作（例如，新建、删除、插入等）。对于每个枚举动作，指定一个字符串（例如“new”、“delete”、“insert”等）作为第一个参数传递给 MATLAB 中的 MEX 函数。
[在.cpp中] 自定义对switch语句体中每个动作的处理mexFunction（例如调用相关的C++类方法）。
[In .m]（可选）创建一个派生自cppclass的类，为您的类所需的操作创建简单的方法。

要求

具有以下 C++11 特性的现代编译器：

shared_ptr
auto
enum class
initializer_list（用于const map初始化）

Visual Studio 2013，最近的 GCC（可能带有-std=c++11），以及自 3.1 以来的 Clang。

资源

C++ 组件（class_wrapper_template.cpp）（mexFunction和实例映射）。为您要管理的 C++ 重命名和编辑它。
用于通过 MEX 文件管理单个实例的基类 (cppclass.m)

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替代设计，对于这里的用例来说更简洁，是定义一个带有 init、fcnA、fcnB、fcnC、……方法……等的单例类，以及相应的轻量级包装器……然后从 MEX 调用包装器。

例如

class A {
  public:
     A getInstance() {
        if ( !instance )
             instance = new A(...);
        return instance;
     }

    void fcnA(T1 a1, T2 a2) {
           //yada yada
     }

  private:
    static A* instance;
};
A::instance = NULL;

//begin wrappers for marshalling to class method
A* getInstance( ) {
   return A::getInstance();
}

void fcnA(T1 a1, T2 a2) {
   getInstance()->fcnA(a1,a2);
}

//ad nauseum

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