C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
. \2 w$ h9 K& u+ `<>  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>
<>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>
<>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>
; n9 [& H/ v8 M& J+ t4 }<>Matlab的调用方法。 </P>
  B- |  @7 C5 E<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
<>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>
<>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>
% A6 @& M' C0 Y, [6 y9 u- ^& b0 B% s<>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>
- D" S$ l! ?6 p" o3 V2 J/ i0 e<>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>
0 y6 U* m" i6 q9 |& N; h& q5 B4 T8 j<>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>
<>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>
: s) _' t) b7 T6 z  P<>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>
<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
<>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>
<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
& n/ ~5 Z# t4 l3 T<>(1) 运行环境要求 </P>
8 w0 ^# M' A6 _+ L6 w<>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>
1 P% A* J- [, F0 Y- s0 U4 ]<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
$ a0 \& n" _; g, M- ^5 G# 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>
, d8 a5 _1 h! r# c$ S/ _" C<P>Implib ???.lib ???.def </P>
% e, l0 `. E" u9 y3 a- y% g<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
6 M" a$ ]. |0 w0 `5 Z; 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>
+ G5 H8 y3 j0 V& `, e8 P' |<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
4 H) a# |( N' I1 X# R<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>
<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>
% W; Z7 R7 k% G3 k! U' V2 @) U<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>
: W4 C) D1 A0 `8 g, H. I<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
, `! a; I$ M6 V  Z7 y8 }6 [# f<P>#pragma package(smart_init) </P>
' @2 m* ?( U, u+ l) A<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
; Q$ x: H2 D6 t' |<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
; _7 W5 [; U$ N( T<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
4 L! Z# J% R) R<P>} </P>
3 E  j6 S2 o# [+ a; ~<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>
<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
' t6 M# ^- ]% \/ 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>
6 I9 N4 R9 D# q! 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>
, b" h. s8 C$ T( S& {$ _2 s7 K6 T( ]<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>
<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>
<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
<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>
4 R) U7 \0 I/ H; N' b; ?1 s<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
4 J6 o* b; }. X, E+ I) a9 Y<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
5 v/ p  p: l( c+ h7 D<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>
<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>
. p6 V9 a* m( a8 b. y<P>mxSetName(S, "S"); </P>
8 }3 Q( m) P+ S( k6 E<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
<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>
<P>…… …… </P>
# D  Q1 \# z* w' D+ W4 W2 l7 @<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>
# ]  \- ^) B% k9 p<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
' y0 a2 |! O& q9 H<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
0 A6 s  a: o# x/ K* T3 f8 ?<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>
<P>  </P>
5 x3 ]" K6 [$ \8 ~, O<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>