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>
; ?' o7 Q2 x8 N! e<>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>
9 `1 M7 S' e% b) d* r3 F2 T% X# X<>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>
1 {& v0 j, `# T<>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>
7 o, ^- ^* A7 R" X0 e' F4 w<>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>
1 U' u8 A, S8 g' f/ C<>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>
<>1. 实现思路 </P>
" F5 [9 A8 t% P+ U" z<>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>
<>运行速度。 </P>
! V- a# c6 C1 w- p, L* l<>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>
, B- Z9 E: G: U; n  R<>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>
<>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>
$ _# V6 H- X; S<>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>
& I, \/ q9 X: |  P2 v7 n# C<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
  X* ~$ Y7 A7 w& A8 d' ~  u) _<>2. 实现方式 </P>
0 I# t: @% \7 n5 x<>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 |9 U  D7 _2 J2 c, u$ U<>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>
) p# T3 ?3 t& T% |. y8 ]  _<>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>
8 F8 N4 a" K3 Q2 A# b- r<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
% ?3 v4 E: |" x7 O( |: p5 t, T- f0 O! x<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>
$ f6 m8 @/ I$ K6 v" e0 S0 r5 g<P>为 </P>
7 v# x: ~9 }6 R/ g" O" b: E<P>Implib ???.lib ???.def </P>
9 r; ]+ K! H2 J" k<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
! C% E, I$ C/ t2 U  ], Z<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>Matlab函数的必要信息。 </P>
<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>
<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
- J% i; K4 b, r<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>
& ]8 y7 W, t, T<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>
# H( k+ g: j, y* v5 @. k<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
+ d% @0 y# O/ o8 P% E- }<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
2 \# @5 ~/ N1 g8 k8 q9 n: d( I9 h<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
* ?4 V2 _; c! \' M. ]# A<P>{ </P>
) A0 `' ^; V" j7 L9 t<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
  [" _) w) U5 I4 j* \" a* u& ~3 U<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
/ Q( g0 H) K" ]; I<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>
; J. ?% q" ?' I- L9 |2 Z  v5 B, m<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
1 l/ o! p% y3 J. M, f2 l<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' ?/ v! S8 {3 Z/ ^9 g<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>
$ U9 Y2 G0 L, U  R2 r; z<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
% c  Y2 P- a: M  Q4 g. |  M<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
2 o$ t6 f, u/ I$ p<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
% ~* u* v+ ^- [<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>
. @* v% T: V. h- y# a<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
& g# M2 K0 O4 s* _, N<P>void DemoMatlab </P>
& Y1 @* _, p: O& T<P>{ </P>
4 u6 F2 j; j+ d& ]<P>Engine *eng; </P>
8 y% e3 H4 t- y; k5 y+ K0 K<P>//定义Matlab引擎 </P>
# I/ T& e  ]' D<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
- ]  v( T5 s" m( k$ V' j) H<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
$ z/ K! u+ l. K- a2 u<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
% C% J& O( X0 @<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
) r2 V! b) v7 Y7 f<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
" Q3 d# u! G8 E; G. w<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
1 ~! ?* ~' ~, S8 T- _+ ]! L; l8 t
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
; m1 r6 K$ O; `" d$ K+ ^5 A. }9 c<P>…… …… </P>
<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
! J& G. ?, [% C) ~2 y: b0 r; D<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>
4 U1 |6 R  T6 n/ s. L<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
; F9 p: ?) S* [! E7 w% k4 j<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>
<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>
' s( b+ N- v6 `# ]: p<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
: j4 Q3 u/ r2 C; V+ n* e6 C<P>  </P>
3 O+ S  R5 N; f) J' w0 {9 U<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>