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>
. j, s$ l4 }4 Q! U3 P2 q<>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>
( O& R5 {: Y* l' y3 Z* W; n<>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>
$ ~& J' r- V- P4 b: H, t<>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>
$ C  o. H/ w# S4 D<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
<>1. 实现思路 </P>
* \0 {' j' B6 \% G, M4 T/ 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>
2 z% ]+ x# z" T0 @  \<>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>
+ d! q0 }5 F; C  I! p' L6 u  s<>运行速度。 </P>
8 ^( C" }2 g3 I9 ^$ K# ?0 @<>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>
<>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>
, F2 V# q" V; }) `<>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>
; p+ A7 \( z2 U+ }<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
% q/ P! j6 _5 g9 e9 o<>2. 实现方式 </P>
3 n3 v% @9 l% s: c( g+ a- E+ q<>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>
! o# D- n+ X9 U+ |; [+ v+ Y& k0 c<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
<>(1) 运行环境要求 </P>
* M' Y8 f% M  |<>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>
2 g4 c! K) y5 N  x" m2 k3 B# ]! P) z, }<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
& r+ I6 }+ C" M% b2 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>
! T1 R# J7 W6 _+ m0 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>
6 W5 M% B+ S5 _: G! }<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>
<P>二、实现计算和绘图 </P>
6 O' j" L' ~) H<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>
* z; w+ x4 [" m$ k0 G# _<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>
  l" E: i6 G# U) W- u5 }& c0 K<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>
. d9 A2 t) L) g$ M+ r/ L<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
# m% L( \. }1 ]/ `( |5 N$ e* s<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
2 s- r( E; b! i. t4 r6 \2 Q2 @<P>TMyForm *MyForm; </P>
9 C+ s$ u0 u( U4 b4 C+ c- ?<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
( N5 @; w# i6 d* w7 {: U<P>{ </P>
<P>} </P>
) _1 q  F+ ?' T& O- e$ S% a6 ^- H<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
7 G  a" j0 {4 A4 h% B3 `, R<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
2 \2 z/ r: }: R1 q$ s<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* z. B% b# G1 S9 f1 q  K<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>
0 H' H* w# g' L4 `6 f<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
& O* c6 Q  n( c" x8 I<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>
/ K% N3 H/ s) o' J9 `0 W+ \<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>
/ L1 P& `+ U3 M  A! C! C<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>
+ u8 D( |- X' L0 P1 r5 i7 q<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>
# {- n1 B( g" x0 l. c7 ?4 V8 y% a<P>{ </P>
& z5 }6 t6 f# D; U. E<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
- F. [9 k" q- p0 s' }<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
- M. D& O6 j! z, d) E, B, u6 Q5 j<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
; U9 c# s$ k6 j4 ]' k8 T/ h<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
; E1 L& i1 g; A+ F) H! O% V1 \; u<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
: X/ W+ ]: Z5 O<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
: f9 v$ u2 m$ D2 N<P>// 产生矩阵变量 </P>
& i2 m0 w, K, T7 [, r; I<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
8 Y6 i* _8 d, w( h/ ]<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
5 j, I/ ]7 f6 i. }4 l
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
  ], W4 N8 D' D7 W* h<P>…… …… </P>
! M) X) t  I! K, |0 c  D. ~% ]<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>
9 }3 I* x, `3 ^; L! `  [<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
. E* g/ `  _5 D3 Q! T+ J$ z: J<P>} </P>
) h& O7 J6 p# s<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>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>