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>
7 ?6 Z& q! e8 A+ e' J7 J<>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>
<>Matlab的调用方法。 </P>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
$ L5 ]2 c+ a2 M% c0 o! j<>1. 实现思路 </P>
7 r% d) u# ~6 \( O, r: p! j<>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>
) p" P7 G( N3 P- f5 j! V<>运行速度。 </P>
1 N9 F+ s* \( q8 H4 I5 n9 W+ F<>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>
! d! J$ n4 b( I3 ~7 ?<>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>
" J5 K+ _6 H: D0 b4 c2 _1 L% S<>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>
( F" c7 f: h! }8 b0 F<>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>
$ I- f( s4 w$ k' B<>2. 实现方式 </P>
+ w" `" _* ~+ {) t; u$ u: F9 X) l<>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>
  R, J1 W9 U9 x. C. W<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
* l& F" y+ u: O8 E) U<>(1) 运行环境要求 </P>
' o% A1 r( o* s5 T4 h0 g, t; x<>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>
0 J8 ]( J, X% L5 }" F/ z# g5 b0 J<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
, L/ r  I0 c* W<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>
1 B9 M8 `4 |' H7 t& t<P>Implib ???.lib ???.def </P>
1 W) b4 S. `7 C4 G<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
; _! P  D5 o2 T<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
. S( Q6 _  a+ l! v<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>
& M: h% K" M5 p% D<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>
<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>
6 l  Q! v; V: @7 E. E<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>
& w5 ~0 v0 q/ z9 H0 n& @# N<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>
& l; v! m! x$ d7 [! E. v<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
* {! U3 f7 `# ~% y( {<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
  e& C8 r- |- A9 `% Y8 O; B<P>} </P>
, g, P" {# ^3 j. y6 j& S8 ?5 {<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
* }( G' v+ p, D- h  b<P>{ </P>
6 ]3 c, K2 g) l6 \4 \* t<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>
& v: @! E! G' A<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
<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>
, a8 q7 ]* }" `6 w5 |( D<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
- q5 x; z8 j. X9 J<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>
  `) }  z1 t6 h. e( e9 l<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>
1 c0 _* ]3 ~$ R' b<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>
<P>void DemoMatlab </P>
5 z& B' P8 G  Z8 h<P>{ </P>
+ Q8 Q9 X5 O  R; A! F6 E' K<P>Engine *eng; </P>
0 x6 l  l( l7 |- |<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
& X5 c1 D( B) M<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
  Z8 E1 s  u+ D4 Q! z<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<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>
5 X1 z% M8 U) Z# e4 s" Z9 M<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
1 i  p. c: K' X
' D! S/ C( {- v6 T, d<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
+ q+ _, R' G& }( J9 I<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
<P>…… …… </P>
& {( i9 K) i# S0 A8 M8 @<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
3 a5 L" G1 K; T4 g$ e$ }7 y<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
% q  Q5 [: J* K( G5 _<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
<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>
. l& \. i3 b2 w4 p) ~5 b! o4 D<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>