C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </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>
<>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>
0 _/ q0 ~# t" P6 D<>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>
8 x* F) @0 a: P7 I( a* h/ ^. X" [<>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>
9 K0 l" W6 l: e. A<>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>
* C8 \7 J2 ?7 W! l; w<>Matlab的调用方法。 </P>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
" l" M. r: A3 j" H7 |1 x3 l<>1. 实现思路 </P>
<>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>
4 N% K( ?+ A# e1 u) o! r1 z* q" B<>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>
<>运行速度。 </P>
( S1 |+ d+ h* V6 G4 c5 h9 T9 \( I5 K<>在Windows系统中,DLL是一种很特别的可执行文件,可以被多个Windows应用程序 </P>
<>同时访问,具有固定的共享数据段。该数据段的数据在DLL被Windows下载前会一 </P>
" f) v$ S3 ]& b/ P+ p+ c<>直保留在内存中,因此可以通过DLL实现用户程序与Matlab之间的数据传输和函数 </P>
<>调用。 </P>
! w) B% c( }) y9 m5 u# t/ m/ U<>具体地说,就是利用Matlab的32位动态连接库(DLL),生成相应的可以被 </P>
# g# C4 z* ^) z<>C++Builder调用的DLL,用来提供二者之间的基本支撑环境。只需在用户程序中加 </P>
<>载该DLL,即可实现其数据段的共享。然后在用户程序中操作DLL数据段的数据,并 </P>
+ J1 r7 I8 a8 W! u1 ?<>通过某种方式在用户程序中使Matlab执行该DLL,就可实现用户程序对Matlab的调 </P>
8 l; i! ]) ]  _+ \. o/ b  \) b<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
% K5 V1 y0 k  U7 s<>2. 实现方式 </P>
<>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>
3 ~4 R& O: C# Z  A! E$ Q, K/ |( b<>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>
( f- s+ W8 [8 g) \. f<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
: G; \, t  T& B$ C% w, B  J; k: l<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
3 t9 B6 j' o2 }- t! 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>
<P>Implib ???.lib ???.def </P>
<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
5 t$ k! \! T' w. t9 b<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
, j5 Q& [: w* ]: l<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>
<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
% Y4 U7 V9 e7 H# S<P>二、实现计算和绘图 </P>
<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>
9 q* M5 w& L) O, @<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>
& Y/ v: e8 U$ X9 y* G<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>
" Q$ Q) g' s& F, [) Y<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
2 j9 d) Y; Y, c<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
  x- {( t/ B. u3 z& x" z<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
7 v. q0 V' r+ }1 D& M  y<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
! d. ]/ i9 P9 }. G2 c/ N0 W; B<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
3 s8 t( f9 x3 J0 V0 O<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>
2 ~6 M! g* _& C$ i<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
" y' W/ T  z/ ~+ s- j% I7 W7 u<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>
<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>
<P>engine.h和matlab.h等有用的头文件。 </P>
<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
6 T0 S$ F* {; d<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
: U( |; w( [) h<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
' C4 W" F- S6 `) N  b: W# O, \<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>
<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
0 n* W- z; K# _4 w" H" l! {! B<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
# S$ k' H% p& A0 q, |) @<P>Engine *eng; </P>
/ i7 ^% ~8 F: }9 d6 A<P>//定义Matlab引擎 </P>
/ C" |, |; r: P4 {% n7 P- K<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
1 M7 I1 r4 t. y1 R<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
- V+ b  N6 g6 U3 [$ {; k/ v<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
6 l: c+ W6 C" q<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
9 w7 S2 z4 w4 g  i. l; R" Y* J<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

- m2 r5 b# z' c1 K/ @/ a+ \<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
0 W+ {$ E) [/ v1 n3 f1 x( }$ a! x<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
0 e2 }5 m8 N) i( V<P>…… …… </P>
<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
2 K; ]; g* S0 b5 K6 b<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
( }% F( n- \  t: ~3 L<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
  u: S! j5 G. G% j, O$ p) j<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>
<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
<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>
$ _5 E+ f5 v: _3 n<P>  </P>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>