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标题: C++Builder调用Matlab [打印本页]

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作者: 韩冰    时间: 2005-1-26 12:50
标题: C++Builder调用Matlab
<>  </P>
<>  Borland C++Builder是一种新颖的可视化编程语言。在工程应用中,我们一般 </P>
<>用C++Builder语言编写应用程序,实现交互界面、数据采集和端口操作等,但 </P>
9 N2 Y, a0 V6 p) {7 t% |# a<>C++Builder在数值处理分析和算法工具等方面,其效率远远低于Matlab语言。在 </P>
<>准确方便地绘制数据图形方面,Matlab语言更具有无可比拟的优势。此外, </P>
<>Matlab还提供功能强大的工具箱。但Matlab的缺点是不能实现端口操作和实时控 </P>
: R( B# ^. s+ q4 ?2 D& D0 I$ n; R<>制。因此,若能将两者结合运用,实现优势互补,将获得极大的效益。 </P>
<>本文结合实际介绍了应用Borland C++Builder3.0开发的Windos应用程序中,对 </P>
: R: P- [: h0 i. G<>Matlab的调用方法。 </P>
) s! }; o7 P! N4 ~+ R$ a3 ^<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
- g0 c5 x* x; E9 g* ]! w<>1. 实现思路 </P>
  e1 j' c3 X  s+ P2 w: d  a<>在高版本的Matlab中(如Matlab V4.2)提供了DDE接口,用户可以通过Windows的 </P>
6 g' V' D2 ?% q8 y<>DDE通信基制实现外部调用。这种实现方式比较简单,但将增大主程序代码,影响 </P>
4 k8 X' R) u4 l# L( }# q# F<>运行速度。 </P>
<>在Windows系统中,DLL是一种很特别的可执行文件,可以被多个Windows应用程序 </P>
0 |) ^- h2 y8 x/ c9 F<>同时访问,具有固定的共享数据段。该数据段的数据在DLL被Windows下载前会一 </P>
<>直保留在内存中,因此可以通过DLL实现用户程序与Matlab之间的数据传输和函数 </P>
<>调用。 </P>
<>具体地说,就是利用Matlab的32位动态连接库(DLL),生成相应的可以被 </P>
; ^" b) x( s; Z  I7 l& B8 y3 ^<>C++Builder调用的DLL,用来提供二者之间的基本支撑环境。只需在用户程序中加 </P>
<>载该DLL,即可实现其数据段的共享。然后在用户程序中操作DLL数据段的数据,并 </P>
) ~. y: c& A3 }+ |<>通过某种方式在用户程序中使Matlab执行该DLL,就可实现用户程序对Matlab的调 </P>
' Q) }8 A" M, L% V- a- y<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
+ n6 I" q3 s  \* I<>2. 实现方式 </P>
3 ^& t, ?7 u0 |6 ]% E8 @. b! I' q9 ?<>Matlab提供了可外部连接的DLL文件,通过将其转换为相应的Lib文件,并加以必要 </P>
<>的设置,就可以在C++Builder中直接进行Matlab函数调用,实现C++ Builder语言 </P>
) p6 I9 ?- {/ s, y- a/ c' }<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
<>(1) 运行环境要求 </P>
<>由于Matlab提供的是32位的DLL。其运行环境要求是Matlab V4.2或更高版本。 </P>
<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
: E! l  X& f7 l! ^" m9 u<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
% y4 g8 {0 D( h# ]# J<P>Matlab提供的Def文件允许用户通过Implib命令生成相应的Lib文件。其命令格式 </P>
<P>为 </P>
5 q) y  `! P; f7 n<P>Implib ???.lib ???.def </P>
9 H$ O' r! r! o( K( j1 f0 e; A<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
<P>通过上述命令可以生成相应的三个Lib文件。这些Lib文碱中包含了可外部调用的 </P>
: ]2 g1 [/ ?$ o( I<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
. z" d6 k" W3 ~" s( z<P>二、实现计算和绘图 </P>
. t/ O. G8 A1 F/ H8 E; s<P>为清楚起见,通过一个简单的CBuilder例程进行说明。该实例通过调用Matlab实 </P>
2 S9 a: e* M$ K<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
<P>在C++Builder编辑环境中,建立一个新的窗体MyForm,并放置一个按钮Demo。将工 </P>
' K4 `5 ^! `  U9 b( v0 p<P>程文件命名为Try.prj,其主函数为try.cpp。在主函数中,我们将使用一个实现 </P>
<P>Matlab调用的子函数DemoMatlab,作为按钮Demo的响应事件。其源代码如下: </P>
<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
$ E# X) d& E) h& T2 B<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
$ x8 M8 y; A; [/ v<P>: TForm(Owner) </P>
1 O  D  h/ b/ u2 m; N$ f<P>{ </P>
<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
<P>为了调用Matlab中的函数,必须进行必要的设置,将包含这些函数的文件加入工程 </P>
/ v: u7 r& S* u( P( e' G, }<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
<P>1. 在头文件中加入Engine.h。其包含了启动Matlab调用和关闭的函数声明。 </P>
, y1 ^3 q+ q1 {$ m<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
; I& j( H7 O' [; I, e* }6 e& Z<P>engine.h和matlab.h等有用的头文件。 </P>
- `, j! u. C3 C# U! ^4 G# A<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
: p4 w$ d+ O( K" {0 G- W; J7 J<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
0 O( _' m8 o# r! Q% ?% D  m<P>在进行了这些必要的设置之后,我们就可以选用适当的函数来实现目标。 以下是 </P>
8 z* e9 [) h- A! m<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
1 P, c3 t: p9 [3 z% y, R3 _<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
2 q* _$ W# U* F4 S9 l<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
4 _1 y, P/ e/ C- O. [  N<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
, L- g, J1 }6 x& C8 ?: A2 k<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
7 ~1 l/ j+ f1 Y; s( A2 S<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
' x0 H2 ]: m% K. e<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
5 G' N+ x/ ~# r<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
8 `$ H6 i7 U, ?: l( H$ o<P>…… …… </P>
' t, e( y0 D0 S$ x6 B<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
. p( P/ }, G3 L8 w6 @. e<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
4 x# I) L  f# s3 E3 s7 `<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
+ c3 a* }7 P- R* n) v  r- S6 }<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
<P>若还需要执行其他功能和任务,那么按照上面介绍的方法,进行变量声明后,在1、 </P>
0 m6 B8 V: b4 v, h: t9 n<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
, h1 n; u! k8 `3 G1 i<P>当然,使用这种方法调用Matlab不能脱离Matlab环境的支撑。但当我们不需要看 </P>
<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
6 Z+ o" H, z: v: o3 e5 ~+ p<P>  </P>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>

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