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>
<>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>
( i. ?6 |- W1 q% X; Y<>Matlab的调用方法。 </P>
4 w  ]( J) }2 k% N4 `( y8 a<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
. u# U/ u% E7 V<>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>
6 H' I! m3 K) E2 R7 `* B; L<>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>
4 Y: {" D  R) \0 s8 [* 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>
$ X7 S. V, p! @4 [: 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>
0 l+ u" G' C& m9 s2 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>
) V8 J4 r6 ]3 J/ f; F<>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>
<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
7 c0 J5 r- k0 _# _% 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>
, `1 J, r  }8 _' `4 D* s8 o* B<>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>
<>(1) 运行环境要求 </P>
) D! b5 n! P0 Q<>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>
* d. |  `8 h0 N6 K  g4 A<>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>
! N# e. `7 Z  b0 p" ?* A/ X<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>
<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>
# M  J/ y# j( ]2 E<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>
( k3 K* z% f9 p% W& O7 j. J! t0 J<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
<P>二、实现计算和绘图 </P>
8 E7 j% H0 J' S' `<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>
% ?$ P1 g" @- L+ L7 c0 @  h<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
/ }0 k4 X( u2 O9 x0 I0 j' z4 L<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>
. f* t+ {0 V' o% T: s' z<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 @6 [* u4 r/ k<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>
; z/ H( s: H9 N$ E  F<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
5 K- z5 M- \# L( {' e* _2 z+ {$ W<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
+ _4 j# A* `; D$ X<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
7 o5 @/ g  g# i8 N( H. n<P>TMyForm *MyForm; </P>
- D) f2 |- ^  ?, e, O; Y' B<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
8 g8 ?' J, ^/ w9 |<P>: TForm(Owner) </P>
1 P2 S1 }% V& i1 P6 h<P>{ </P>
  n$ j1 \, K6 K<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
/ E, G) B: i$ L& H<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>
$ \% Y: s9 L- Q' M# _& V  N<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>
$ a% N; R; R( ^. b" O* F8 ^  g8 P+ N1 z<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>
' Z  z! e& }& y& l3 p  x; V9 [<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>
- [3 s; C. k/ C' n5 s4 }  f<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
, R' T3 h) e* b, T* D9 V" f<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
: }& x1 H' y! D& P2 u' _<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
- n2 d8 T8 ?& _/ d( {5 R! B$ h<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
, T( o0 C: [7 q2 O<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
/ a; t! @0 g. k/ d! H, |% P8 A<P>mxSetName(S, "S"); </P>
( m% r1 e3 ^' q1 Z<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
2 i5 O% H8 s8 C5 [, v( p' B' t<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>
, l1 z+ u4 F) a- _<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
<P>…… …… </P>
<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
" L: P2 w. k. g5 s2 Q<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
% R$ j+ u7 u1 j" D" L! P9 M<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
# R" _& x! M+ F1 K* O$ m, ]; K! ?<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
  u5 Z) W) Z6 l. O7 e& p<P>mxDestroyArray(T); </P>
' D; F: V% e" }+ n<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>
( D4 a: \+ R/ w<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>
8 T+ ]* o: |% |+ B<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>