C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
# C. U) i+ w4 u. Y<>  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>
# N9 S& p" T+ J6 [7 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>
6 t2 w) k( p4 }; Q<>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>
( D7 a. ~4 e8 ^$ z<>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>
<>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>
! h9 X: I) i& v3 g<>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>
; x: n" \. t' P: E) |* K5 n<>运行速度。 </P>
! ~; Z5 _- C0 c<>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>
! Q5 u. `$ E. C5 `3 {% M! x<>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>
) B, m, _4 k8 c2 d6 \. o<>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>
" \2 i6 H. H# W<>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>
<>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 N; u# T$ C. U. |' y) u# M<>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>
" x' i* W) z" j) R& E: i% P- V<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
<>(1) 运行环境要求 </P>
<>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>
/ E3 V& P8 q# z) _0 y' {, f4 ~<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>
% a$ h; Q. g/ I7 [0 q! h<P>为 </P>
! M2 a  |1 W5 f, H6 r/ ^6 A2 I& L<P>Implib ???.lib ???.def </P>
3 ~& N0 v0 {; t4 l* J<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>
  `$ P4 v7 V9 w/ }9 o3 E<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>
' r( P* X% q: Q- q; H$ d<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>
) z7 w7 r8 O! h5 I- n* J4 {3 q<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>
0 ]# E1 |6 \2 N6 O2 t4 [' ]9 ^<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>
0 b/ o) J8 |2 x<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
, l6 L# @! v* R0 r<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<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>
8 e' I: h! t# T" ]; L! c<P>{ </P>
* D& I* Y4 q2 |) _<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
0 I2 ?  E  O2 ~% g3 s4 w) Y<P>{ </P>
, O5 F* d- o4 D1 B! ~2 d% F<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
7 b. i* @# {/ |2 w<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>
; ~' [; K) h4 u<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>
9 ~3 m  W$ g7 Q3 f' Z9 D<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
<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>
<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>
- M3 t' @) s! 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>
& l/ t# ]( ?5 B% i<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
<P>void DemoMatlab </P>
# e2 y: A6 U( S1 X$ s- A, v. `! `6 `+ F<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
/ d  I9 U2 D* H: @<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
) y. {$ @7 e, v. ]  Q# {<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
$ @3 l$ L0 `( G3 z1 H  A& d+ F<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
8 W) G! E1 [/ y" i( y& _. }<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
' i! W/ Q8 x- H<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
, O$ d1 [. o, r1 h<P>mxSetName(S, "S"); </P>
7 V3 s3 x! w7 f2 {; U$ O<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
+ n& H3 b+ g5 x<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

4 J' P# X( `' v2 o<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
  {# f1 Z* ?) q  }<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
# y  I% a2 t: E5 s" x$ M<P>…… …… </P>
7 B6 h! b4 ?. M9 ?<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
: z1 Z0 n4 k0 S9 @9 M( |<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
( k2 M5 k7 y2 o3 K$ |7 o<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
" a! @& V" U! X( ?* k<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
- W5 ?7 I! Y- \  Z, @<P>mxDestroyArray(T); </P>
8 Z7 @/ E+ x8 Z# [: _( y<P>} </P>
# u3 j1 V, G& ]) |! o. ^<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>
( [9 B. K; s2 h<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
" p# y  L+ h" y6 @  Y<P>  </P>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>