C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
4 E" h' @: P) N* H2 g2 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>
+ `$ K8 t& w+ g  E1 g2 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>
8 [7 o0 j, p/ S: X. x<>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>
<>Matlab的调用方法。 </P>
1 t0 X+ N. z* k<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
<>1. 实现思路 </P>
! P+ O' n3 s$ T; `6 S" q! b+ H& y( A* R<>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 k4 ^! P2 z' S- i<>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>
<>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>
9 r. p& t9 D5 |; d<>调用。 </P>
/ B" n0 B- o/ R; O0 {: Z  x4 }<>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>
+ b& @) K: U2 V5 q& x$ ~. X<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
<>2. 实现方式 </P>
3 O2 U7 m3 W& C! E6 K& v/ _<>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>
7 R/ o8 K7 n5 G" F" p6 {0 g<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
<>(1) 运行环境要求 </P>
! q5 X( i2 N4 n<>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>
1 n" U0 _6 m- E9 ~<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
' H& x$ g( U7 E& k1 n" b4 I8 J$ M<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
( u% s0 t" f7 r' b<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>
5 }% d/ D, L& ^' y! n<P>为 </P>
; h) \1 ]) n: h: V" a  O9 |1 K7 e<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>
<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>
4 Q. ~6 V. R$ ]- v/ s! N" G<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
" r' W: n0 W. M2 t' u<P>二、实现计算和绘图 </P>
# A7 ^: L7 P0 x/ ~<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>
! S1 ?( I7 _% h5 D; Z7 x9 l<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
6 ]% U' U3 N, ]/ D<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>
# Q! y0 U! P7 l0 h% 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>
8 e# L) V$ c- ?/ N$ b<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>
% q' I3 [0 ~; B: z<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
$ V, Q& N* u: q<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
7 M: }5 M& Q( w- ?  H( Q2 N<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
! R" n9 F& h. \( c2 H<P>{ </P>
<P>} </P>
7 z% }+ w; T5 [8 [<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
: \6 ]; p- J# C<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>
1 |7 G+ b7 i+ b! m5 V, m<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>
' v, `* _% P9 z' I$ X- |7 `<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
+ E9 b' \# E: h0 X0 D: ?4 c- a<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>
& x/ ~9 k% h4 L* ^1 g1 F3 X$ O) e# E<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
; J. m; Y- L9 Z- Z2 h, d( |" o<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>
2 _/ _# D& _% ]  K0 U& w<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
( u9 z4 _7 K0 y+ N$ j9 c5 n<P>Engine *eng; </P>
2 Z* `6 S% R  `0 q! D<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
/ ?, k" X* x0 j<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
3 M( `. S# R7 ?<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
  v  i/ ?2 c- G8 O# I# X( |; W" |( I<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<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>
! }/ W( n+ m# Z# B: k+ h% L- `<P>…… …… </P>
% v  o6 b1 ~, e* i+ ?" t. N<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
: |# b+ P9 y5 a& Y  e1 |<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
7 @  M) c7 T, c8 F<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
0 b' B  |0 X& I: n<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
7 m. H! L# _! s' X& H: O. |( u<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>
+ \" b2 p# e6 R2 a<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>