C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
5 Y+ H+ Z6 m. C<>  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>
5 P: v- R! J( S; E<>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>
/ M$ {3 q, y# `<>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>
/ k$ H7 N2 J* b' `  I<>Matlab的调用方法。 </P>
+ F$ T2 a; `. w* s4 M' |<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
1 w4 D, {2 j& n3 Y, ?  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>
, M- w/ a' ?$ J<>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>
* i9 V) a$ O+ f<>运行速度。 </P>
- F! q- \! ^; A2 s& x<>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>
# l8 M  _) M8 Y- |3 D# H<>调用。 </P>
  T8 z2 ~4 K! }% f# q+ u<>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>
<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
  z3 O5 S, n$ `5 ?4 v7 a<>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>
4 S) Q) q( \0 z<>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>
  v* J- d0 k7 F% v<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
/ G, q% a6 h8 `<>(1) 运行环境要求 </P>
* t1 ?6 ^8 H1 h0 r$ a<>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 {9 z+ l* T! `) I<>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>
<P>为 </P>
<P>Implib ???.lib ???.def </P>
' N( K+ v& N# k<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
& H1 B% v/ e; j% m<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
3 M0 ^7 r$ X1 b5 r- \$ M5 P6 w8 W<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>
) w& r9 ~2 X" y6 F+ Q<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
. e1 o4 P5 I* F) ~# W3 n<P>二、实现计算和绘图 </P>
$ U, ^  y& D* s  a( y% m. a<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>
; S$ _" z1 ?8 X: ~* D; b2 v4 |- g, W<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>
<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>
" j5 W3 f; t# h3 o<P>#pragma hdrstop </P>
4 _# J" @$ o* d- v7 o, m& ], x/ \% H<P>#include "Unit1.h" </P>
7 L. H& A8 m2 I" V4 F$ `<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
  [2 \4 O5 h1 B' Y3 j! \<P>{ </P>
, X  w) c9 o6 C, D; f' r<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>
  r8 w& W1 Z6 |% O3 s<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>
+ S- J$ R) i$ X) }# G<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
7 `8 L  \8 q* O2 v9 s7 Q+ e$ Y<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>
# f/ p$ }% U0 M9 l<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
0 J7 _) l. J! @; d<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>
/ u& b6 W  }" f7 N1 r, w$ \<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>
2 @6 z; `' \( i<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
7 D! p+ H6 k. E  @<P>void DemoMatlab </P>
% u/ U2 x7 k% D3 N! _<P>{ </P>
5 P% J+ @$ R! j! W; O' [! D<P>Engine *eng; </P>
" d( U) H2 c( P9 R2 g<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>
4 ^7 t$ I# a6 d/ Q2 [( Y7 i" f( G<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
% X4 D  P5 k8 T1 x<P>// 产生矩阵变量 </P>
( X7 s4 a) j0 H" y% z0 x2 g<P>mxSetName(S, "S"); </P>
7 y* j4 g" q4 y6 x" S<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>
3 o% N* j6 ~/ y5 X  N
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
2 T# ]/ L8 Z. c) E- P. N( Y<P>…… …… </P>
' o: f4 V  i5 S9 E! L<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
$ d, a: z# A5 B7 }. _6 J<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>
, G' Z% c3 J# N! W7 Q. @<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
, C0 _! t. Z' V9 p<P>} </P>
, l0 N! K4 H+ s" H: j: M' i<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>
4 P4 }1 S+ u' 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>
, |, U* i/ Q% [; d: e& 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>
" I* B( |5 A4 t* k  B<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>