C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
: R, k3 [, J1 `0 M0 e& k5 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>
' T) o( e) {% r1 g<>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>
# Y: t2 L* d5 Y5 e, G7 S<>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>
<>Matlab的调用方法。 </P>
% n3 \. J* d# l3 a0 U4 w- g<>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>
: W! v" x3 x* z  J5 X4 j) m<>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>
! w6 [0 S$ e) c/ Z* n<>运行速度。 </P>
) ~- ?6 }. q: }' `/ Z<>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>
: F! {& T2 }( R  z0 z: b3 H<>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>
<>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>
<>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>
, `2 X% r# h; i  l+ q- ^  @; D<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
3 ~( A/ o' |) y. W<>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>
, _% T7 S" m0 e! K<>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>
& A# H. B0 j, C& P) x' {* e<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
; |' h8 A  }& E2 l) K- H; X# }<>(1) 运行环境要求 </P>
+ o  L; k# {+ m. S5 U/ s<>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>
, y$ n+ R( H7 a- Z# s* q<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
& _- T# m0 @9 J1 J+ i<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>
1 E2 s' H6 p; J0 _6 ~1 n6 e<P>为 </P>
6 B* p5 j0 M" ]<P>Implib ???.lib ???.def </P>
' ]& N3 R: j2 e7 `" T<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>
1 J. v! E, |, E0 v* I7 _5 s<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>
/ C0 ~7 \8 @3 ^" J9 N8 @<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
2 {# X8 F  j+ r# ?$ O" |& g<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>
! U! l+ A- x% W. U% a# D* p) [* V$ b<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>
, u/ u' V# ^6 H<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
* v) y' r* c% P. G<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
- Z  q4 X& x) i' U, Z<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
9 |" z9 _$ ]8 h/ [<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
9 ^  Y& r! X# z: L, ~5 {/ ~<P>} </P>
. G9 W, F' K  u+ u8 y5 y+ c<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
; z- s/ x. U# m) i<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>
$ i& J/ ^. W! c' z; r$ M<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>
$ Y5 ~6 p  H% x! {$ y1 |<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
( B9 W9 m' f4 E<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>
<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>
9 c& |+ D9 K$ G1 \- [<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>
, u& {6 g) f- l9 D, L4 h<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
<P>void DemoMatlab </P>
# n& g1 t+ B  Q* }- B# ~* K<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
<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>
% N+ f7 T9 ~# I! y$ @! |<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
" b+ f  D& V" M6 w0 N6 g<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
  L8 w: p# u% |! m/ s7 C1 o<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
3 y  z' Y7 X5 J) g' [& z6 h<P>mxSetName(S, "S"); </P>
. A% k' z# N- h" N<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
. T5 R1 g% S. u* ]3 O<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

( U5 P) k1 d. N2 q0 Z5 S<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
0 Q0 s% H# b% _" |<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
, {- K' v8 L( F<P>…… …… </P>
<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
1 Z# \6 p4 M- ?# M7 d( m7 o<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>
: r% k) u1 F8 V: x<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
! b6 e8 r- A! I2 j4 D  A<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
, q# u* R/ R* z0 e: H' h<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>
. J; y: l( U4 |) d1 {; w+ y" F/ |<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
" \4 |  |4 ~+ J9 h  ^$ w8 f) B<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>
$ H& v# A/ e8 j7 V' K<P>  </P>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>