C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
! h2 X0 U- P3 f5 [+ y7 _* y<>  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>
; J- {( B6 ~; S. g<>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>
4 m8 c, M1 M% {, y$ O<>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>
/ t8 M' M6 T( [0 l/ M) _<>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>
* @% i' w$ V7 O& x% ^* l5 Y  K<>Matlab的调用方法。 </P>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
<>1. 实现思路 </P>
3 J/ D4 [9 y5 H, \6 z<>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>
% o# {4 c& Q; M4 @<>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>
- t! n7 z7 I5 B! }<>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>
: R) J* V0 t) ?# J<>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>
2 o& H- k- J8 F+ N. H! }* E<>调用。 </P>
) W8 G" q+ x& C+ W) h7 h1 l- r<>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>
4 K, W+ J6 e) \  Y3 ?6 j0 o<>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>
<>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>
! L# u0 x4 F* m* H* U# J5 ~- M<>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>
7 b. N" B& s; H; A" r<>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>
6 q- |' v5 V. D) \1 Z. L<>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>
<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
1 r* m& W4 o, l6 T5 j" h<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>
# Y+ D. K0 g, G1 R<P>为 </P>
" w  j# V. r3 v<P>Implib ???.lib ???.def </P>
! |& F$ I& v' e+ I9 ~, c/ _1 B<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>
<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
7 J0 y" h. [4 T% N, C<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 _8 D7 p7 V, v+ B/ x4 ?- F<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
0 C  ]/ C5 Q3 I" E4 N4 E' q6 H<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>
5 u/ j% H5 y7 H: \0 [% _) W* r! X. a<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>
9 b* u5 n6 d- V' ]<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>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
: d$ {  `: |: K; l, W6 x<P>TMyForm *MyForm; </P>
$ H# V9 u+ S6 W$ C+ ~<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
/ ^3 T: o# U, \% V7 }<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>
/ V# m, B/ J* G3 s4 v$ H' t8 G<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>
$ s- M! L- ?/ f) }<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>
  T6 L2 w. I' @; @% g' e<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>
, u; C: S0 p. Y+ \# {% n) I<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
$ v# Z8 K- @5 ~- p. M* q; Z<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
' f! K% m- I) \# K6 G" Y$ q<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>
<P>void DemoMatlab </P>
+ u& I: p+ j" Z0 q- N<P>{ </P>
% [- c! q# |( x+ C5 W. i, a& R$ x<P>Engine *eng; </P>
  S  x7 ^( f( y! n0 k<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>
0 K) \, b$ Y; B<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>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
) X- [6 M% X' \<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
7 ^, \8 p! ]9 f0 s$ U! F9 b+ U<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

% [4 t  |7 z9 d1 I4 ?/ _  L' e0 w<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
7 {9 _3 y' ]$ F: l' r. F* y<P>…… …… </P>
% h( D) T: C; j- ?<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>
6 t5 D* s' h: F<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
0 J5 h- V& ]+ l- S3 K<P>mxDestroyArray(T); </P>
5 D* n8 x6 a7 B<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>
<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>
6 W, g( V+ Q# ~& `, l9 \- L  R9 |9 o<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
0 t5 ?8 |1 {; D; S2 Y5 ?<P>  </P>
. r. z6 V; u3 s+ K<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>