C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
% @. L( S2 P* o' }+ b& ?<>  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>
/ k5 Q2 w6 j5 Z# I<>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>
' F6 W2 j: F5 |6 `* E, M$ N0 |0 o8 F<>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>
8 u$ z% {- D4 ~6 c1 I3 ^3 m<>Matlab的调用方法。 </P>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
) L) ~0 i* d3 t<>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>
; L* N% z( b0 F# r9 y: B2 O. k, M" y$ Q<>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>
0 n; L3 M  w6 t2 s<>调用。 </P>
) z" v4 U- z4 N! s# Q<>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>
0 n5 I4 V( a) m- W! c<>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>
: p: Z( J3 W0 i: C2 x( 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>
8 t0 P* M" h; F0 K5 Q" M<>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>
  d  ?. r* s/ X6 b: R, k<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
# K7 g5 u2 D3 c6 z8 p" C6 e2 M0 `<>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>
  |! ?: c/ @  Z! G8 B2 }. f& S<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
7 \& b( K4 U! u8 W  Y( Y<>(1) 运行环境要求 </P>
, T2 f, y1 R$ M! w6 F<>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>
<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>
) B  `4 [$ W% m1 w) |<P>为 </P>
0 |. ~2 z2 ~- Y( ~; f; Z+ b<P>Implib ???.lib ???.def </P>
# M4 ~: N# I$ @* n) J<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 f0 o1 O2 B<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>
- ?) `+ n$ P1 j( b% D5 i0 o  z<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
' e9 K5 Y: A) E& r% J' p0 X# W% o<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>
<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>
5 d( j) v9 l) U+ {8 o% d9 T% M<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>
2 Y! e2 v2 C; v2 n<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
5 T- I+ S& h+ x% T" o) k<P>#pragma hdrstop </P>
+ t/ g9 B3 L0 M- _<P>#include "Unit1.h" </P>
2 d, f* {: j; o5 c<P>#pragma package(smart_init) </P>
2 G" B; u7 d8 b' D; n. F& F<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
% A0 B8 d) j5 D, t- }<P>TMyForm *MyForm; </P>
$ A0 M, p1 I- u; m% U& M  y' w<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
* B# {3 ~6 Y, i3 @+ m! |! I<P>} </P>
$ C  S2 }/ `& i7 q) `; W<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>
8 X0 n8 `1 A% B  R' ]<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>
8 y6 I1 k1 o, ^4 v9 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>
<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>
" z- Q* o7 Q6 Z, u# R4 p& p) i- W<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
9 W9 j' h' j  [<P>Engine *eng; </P>
! F; h2 Z% y: @. T2 I+ u<P>//定义Matlab引擎 </P>
" o8 K3 H- E( o& V# t4 `<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
- d* S( \6 g7 Z+ t. N1 \<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
3 F2 g) Z; i6 n# T% b$ C<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
  w# _* H! C( |* B<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
1 A6 _$ u# X6 v9 b. y. \<P>mxSetName(S, "S"); </P>
' \, a! |# `+ \* N( ^<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>
$ }* r7 B1 H" Q% R<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
% F9 Q0 q: E: X5 W: @<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>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
: `$ z  D# j# ~  \<P>mxDestroyArray(T); </P>
( q- A, p6 k& I" J<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>
8 H  ~/ ], G8 r  W" m<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>
# S9 }) y& v: d+ W<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>