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>
% {# a( A( e' c4 \<>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>
1 l; f% o1 L  J+ i: F<>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>
0 O) e; C, G5 a! y<>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>
0 C/ V! S; D% A. \  v3 s2 P6 {+ k. }<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
& G2 M4 ?1 [' y! G" A<>1. 实现思路 </P>
+ c; Q  f5 e  \% I& E8 F<>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>
4 A% {. b+ |+ m" a. @& r8 [; 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>
<>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>
8 Z( W0 s  r5 v* ?' }<>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>
5 A7 {* R' w$ L+ u+ w. T<>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>
6 M$ Q6 K9 c  w6 T6 u<>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>
5 G6 P+ B- q, X<>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>
* ~3 J" s( U/ k0 q# T* d  Y+ ]! g<>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>
<>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>
2 O4 j; D; |/ Y! j7 a<>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>
6 v0 m- k9 e/ T9 b<>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>
. b( E% _$ Z) G% m3 u& A7 f. f<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
; `% n+ O  w: ^5 A2 M2 r<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
! z) T, ?9 U- L<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>
4 J, E) s& ^* Z5 B<P>为 </P>
6 V2 y# a$ b+ ?* W2 B, A9 t; u<P>Implib ???.lib ???.def </P>
  z7 p' s* j$ }  ], f" ?<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- z& _$ E* k! i4 B' r# ?<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
5 M8 L7 I) F, y! Q; l0 T<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>
* a5 d* |2 _: v2 [/ ]' o+ T# x<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>
<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>
3 Y# o7 i4 g7 A3 h, f* V<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>
" D) d+ ]; Q. s! a. `+ B  c; o' K; e& O<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
5 Z) x/ Q/ E* W: i* Q4 g+ \<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
3 }, w: a; }3 M. s' P5 {  k<P>TMyForm *MyForm; </P>
- n% ~: Z/ G' |+ |1 H<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
" S7 P' ?3 g% _$ Y<P>{ </P>
) }; u1 m5 u4 @* N  }8 {8 z6 e<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
3 c- J, f2 i2 n* Z* h' |<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
( ^  b6 n6 x* J4 ~# _6 m1 ?1 |<P>} </P>
8 X! O/ {( L+ j5 F3 `0 j2 p1 m6 `<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>
8 |9 G# V# |7 J" j. M, S: n7 H<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
/ ?# R' R, g! M1 f<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>
. s$ K8 u) z- ]  b<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
! ?! S$ g7 p: n8 H- B( B<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>
2 S) F" Z* A9 o" `# e<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
3 _2 E4 E( K/ W8 h. w<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>
<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
+ w1 y( ~9 A. d& h! c7 L<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>
* w; E( h& K. V$ D* @0 }* p<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
' n, v$ v% k& y<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
; d* k# q' f) v/ d<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
, p+ b  o7 ]: d) Z/ Y4 E<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
. x4 o4 ^$ z* V+ g8 d1 j. N7 F<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

" _  h) h( {5 J; _% n) L<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
$ j! a3 o4 i: x' Q<P>…… …… </P>
: d, z" H. T- I2 x% q# S<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
: |  v( A% s9 W9 O0 @<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
4 y( V! i# G6 L$ p* p# J- m<P>mxDestroyArray(T); </P>
1 s* q9 s* a4 A1 `* R1 x! l7 E2 M<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>
$ M; `7 f$ a3 O* u  C6 E& E<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>
% ?  F$ ]& b4 l! B<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
" l0 q$ [5 I- E! D" s<P>  </P>
* l& a- g6 n: u& l<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>