Matlab与CUDA C的混合编程配置出现的问题及解决方案

如今，要实现大规模的并行计算，GPU是不二的选择，而使用cuda c进行GPU编程是目前进行GPU并行计算的主流方式。

However，matlab是科研人员最熟悉的编程语言。于是，一个折衷的方法就是将一些需要并行的代码用cuda c写好，然后用matlab调用它。

那么，如何配置呢？

准备材料：

win10 x64、matlab2016、visual studio 2015、CUDA 8.0

步骤：

0、以下使用matlab都请用管理员权限打开。

1、在matlab的命令行中输入：mex -setup，显示如下结果，这说明你的C\C++编译器配置好了。

1. >> mex -setup
2. MEX 配置为使用 'Microsoft Visual C++ 2015 Professional (C)' 以进行 C 语言编译。
3. 警告: MATLAB C 和 Fortran API 已更改，现可支持
4. 包含 2^32-1 个以上元素的 MATLAB 变量。不久以后，
5. 您需要更新代码以利用
6. 新的 API。您可以在以下网址找到相关详细信息:
7. http://www.mathworks.com/help/matlab/matlab_external/upgrading-mex-files-to-use-64-bit-api.html。
9. 要选择不同的语言，请从以下选项中选择一种命令:
10. mex -setup C++
11. mex -setup FORTRAN

2、按照matlab官网的教程进行用例的编译和测试，地址如下：

https://cn.mathworks.com/help/distcomp/run-mex-functions-containing-cuda-code.html

如果你能顺利的完成官网的教程，则跳到第9步，否则进入第3步。

3、在你的matlab安装目录下看是否有 mexGPUExample.cu文件，应该在 matlabroot/toolbox/distcomp/gpu/extern/src/mex/  目录下，比如我的matlab安装在 C:\Program Files\MATLAB\R2016a\ 中，这个文件就在 C:\Program Files\MATLAB\R2016a\toolbox\distcomp\gpu\extern\src\mex。

将matlab的工作目录改为 mexGPUExample.cu 文件所在的目录，如我的在： C:\Program Files\MATLAB\R2016a\toolbox\distcomp\gpu\extern\src\mex

4、在matlab的命令行中输入：mexcuda mexGPUExample.cu，如果显示如下结果，则进入第5步

1. >> mexcuda mexGPUExample.cu
2. 警告: The selected C++ compiler is not supported for CUDA compilation. Searching for a supported compiler.
3. > In mexcuda (line 89)
4. 错误使用 mex
5. 未找到支持的编译器或 SDK。有关选项，请访问 http://www.mathworks.com/support/compilers/R2016a/win64.html。
7. 出错 mexcuda (line 157)
8. [varargout{1:nargout}] = mex(mexArguments{:});

5、出现上面的错误是由于matlab2016、vs2015和cuda8.0不适配造成的，使用matlab论坛上的回答是：

（ https://cn.mathworks.com/matlabcentral/answers/330796-mexcuda-error-on-windows-10-matlab-2016b  ）

MATLAB R2016b requires CUDA 7.5, which doesn't support Visual Studio 2015. So the first thing it's doing is checking for a version of Visual Studio you can use, which you don't have.

但是，有意思的是，这哥们又说：

This Answer provides a workaround to force MATLAB to use CUDA 8.0 and Visual Studio 14:

https://www.mathworks.com/matlabcentral/answers/305391-compiling-cuda-files-with-mexcuda-why-wont-matlab-accept-my-compiler

接着看这个网页，一个哥们提到了一种曲线救国的方案：

This is how to compile (*mexcuda*) with Visual Studio 2015 and Cuda 8.0 :

1. Go to: "\toolbox\distcomp\gpu\extern\src\mex\win64"
2. Copy files and rename 2013 to 2015: { "nvcc_msvcpp2013.xml" , "nvcc_msvcpp2013_dynamic.xml"}
3. Replace inside those files "7.5" to "8.0" and "12" to "14".
4. Done.
   
   来源： https://cn.mathworks.com/matlabcentral/answers/305391-compiling-cuda-files-with-mexcuda-why-wont-matlab-accept-my-compiler

按照这个哥们的搞一搞。

在 mexGPUExample.cu 文件所在的目录中，你可以看到叫win64的文件夹，打开，可以看到有nvcc_msvcpp2012.xml、nvcc_msvcpp2012_dynamic.xml、 nvcc_msvcpp2013.xml、 nvcc_msvcpp2013_dynamic.xml，就是没有跟2015有关的文件，所以我们是不是应该做些什么。按照这个哥们的意思，将 nvcc_msvcpp2013.xml、 nvcc_msvcpp2013_dynamic.xml复制粘贴到这个文件夹，这是会出现这2个文件的副本，把这两个副本的文件名改为 nvcc_msvcpp2015.xml、 nvcc_msvcpp2015_dynamic.xml，当然，只换皮不换肉是不行的，打开这2个文件，按Ctrl+H，将文件中的7.5全部替换成8.0，将12替换成14.然后保存。

6、重启matlab，还是进入刚刚的路径， 在matlab的命令行中输入： mexcuda mexGPUExample.cu，如果显示如下结果，则进入第7步

1. >> mexcuda mexGPUExample.cu
2. 使用 'NVIDIA CUDA Compiler' 编译。
3. 错误使用 mex
4. nvcc warning : The 'compute_20', 'sm_20', and 'sm_21' architectures are deprecated, and may be removed in a future
5. release (Use -Wno-deprecated-gpu-targets to suppress warning).
6. mexGPUExample.cu
8. D:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio 14.0/VC/Bin/amd64/../../../VC/INCLUDE\crtdefs.h(10): fatal error C1083:
9. 无法打开包括文件: “corecrt.h”: No such file or directory
12. 出错 mexcuda (line 157)
13. [varargout{1:nargout}] = mex(mexArguments{:});

7、这个错误可能是由于使用的是win10系统造成的，需要预设一些环境变量，可以参考如下网页

http://stackoverflow.com/questions/38290169/cannot-find-corecrt-h-universalcrt-includepath-is-wrong 

需要在系统的环境变量中添加两个变量（INCLUDE和LIB）：

INCLUDE =  C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.10150.0\ucrt

LIB =  C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Lib\10.0.10150.0\ucrt\x64

8、 重启matlab，还是进入刚刚的路径， 在matlab的命令行中输入： mexcuda mexGPUExample.cu，如果显示如下结果，则进入第9步

1. >> mexcuda mexGPUExample.cu
2. 使用 'NVIDIA CUDA Compiler' 编译。
3. c:\program files\nvidia gpu computing toolkit\cuda\v8.0\include\math_functions.h: warning C4819: 该文件包含不能在当前代码页(936)中表示的字符。请将该文件保存为 Unicode 格式以防止数据丢失
4. c:\program files\nvidia gpu computing toolkit\cuda\v8.0\include\math_functions.h(849): warning C4819: 该文件包含不能在当前代码页(936)中表示的字符。请将该文件保存为 Unicode 格式以防止数据丢失
5. ...
6. c:\program files\nvidia gpu computing toolkit\cuda\v8.0\include\math_functions.h(7956): warning C4819: 该文件包含不能在当前代码页(936)中表示的字符。请将该文件保存为 Unicode 格式以防止数据丢失
8. MEX 已成功完成。

9、编译完成后，会发现在同一目录下多出了个mexGPUExample.mexw64文件。恭喜你，终于编译完成了。

编译完成了你就不想跑一下，测试一下能不能用吗？

A1、按照官网的教程，请在matlab中输入：

1. x = ones(4,4,'gpuArray');
2. y = mexGPUExample(x)

A2、如果你出现和官网一样的结果，则恭喜你，你已经搞定事情了。但是，如果你出现如下结果，请进入第A3步

1. >> x = ones(4,4,'gpuArray');
2. >> y = mexGPUExample(x)
3. 未定义函数或变量 'mexGPUExample'。

A3、这是由于刚生成mexw64文件，matlab还没有识别出来，没关系，重启一下，然后进入刚刚的目录，再来一遍，就会出现一下结果了。

1. >> x = ones(4,4,'gpuArray');
2. >> y = mexGPUExample(x)
4. y =
6. 2 2 2 2
7. 2 2 2 2
8. 2 2 2 2
9. 2 2 2 2