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>
<>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>
/ y. D" \& H  h' M( E4 i% 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>
<>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>
2 `* }; g+ j# u7 D, U; f3 j9 f5 h<>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>
4 B- |; B1 K# e7 d; 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>
9 E  b  i4 ~$ N" V2 p" |<>Matlab的调用方法。 </P>
" g7 F* B! m1 C- N' Y<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
<>1. 实现思路 </P>
. ~9 s. v; C4 a6 N0 ~& ~<>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>
* ~) U' ?$ q3 l5 w# @<>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>
<>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>
8 I( Q! ^9 y( _0 o" |, U4 u4 B<>调用。 </P>
+ W, E& m! Z+ I8 g& Z3 q<>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>
" {( k' I& Z6 i- c$ a& f<>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>
4 d* t8 L* u  i9 Q<>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>
" G( A, r3 Y3 B9 \<>用。其形式可以是混合编程或函数调用,非常方便而高效。 </P>
! v1 S; W. w! k* ?' `6 [<>2. 实现方式 </P>
6 h+ S, ~8 Y, V4 ]<>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>
* a# Q/ h# M( w5 w2 X<>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>
<>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>
8 k3 c4 }9 K0 }; }<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
" S( `/ q% F  b0 r/ _' O# y# e+ R<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>
, {/ w5 c8 I, w; Z, w<P>Implib ???.lib ???.def </P>
  {+ c7 q& f, W0 N<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>
% O, _, S& @! `2 p6 Z9 o+ T3 {  ~<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>
! }* U7 `9 y# H$ u' h<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
8 ~# F; c# }; {8 g<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>
! x) _# M3 `7 @5 h+ y! q: d! 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>
0 o; V; _8 w9 [" D<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>
/ Z) w, I9 E5 S, `2 A<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>
+ Y+ X+ T& N  ^) ~4 I<P>#pragma hdrstop </P>
& `) h$ G, t9 ~4 {' b, i<P>#include "Unit1.h" </P>
. a/ M/ g; ^1 }3 o- E3 v<P>#pragma package(smart_init) </P>
0 i  Z" j5 B6 C' U: }<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
<P>} </P>
: N- F3 |' Z4 M; N9 @<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
% Y7 B1 e' R3 E' H<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>
<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>
: R$ E# c/ K4 w<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
. i: g7 u* f8 C. W% B: A% d<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>
" @% G. ^# A6 M" Z<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
6 X# U" z- E# C3 ?7 A$ _2 @- P; P<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>
  B' J  t; X: N/ l5 {5 ]6 |<P>{ </P>
" y3 I3 z+ I+ m# l/ f) H- u1 {<P>Engine *eng; </P>
( S+ }% g9 K  A# T7 |  j<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
+ Z2 b  \% D, c: R<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
/ p3 P: p, ]' D- R3 h% N! n$ h<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
1 L( h6 q" M1 Z, Q0 }6 s<P>mxSetName(S, "S"); </P>
; D3 V7 p- K: Q" c* T, s, V<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>
! Q2 z' ?& F! H
- c& j+ P, j: _: \7 y) P<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
  f: X! f8 l4 {/ x  V<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
<P>…… …… </P>
<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
. ~( t, K8 q2 Y1 F3 c0 v. _6 j<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
6 n; v  T% u2 d+ K<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
& f& A2 C$ D" A6 n$ D<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>
2 T( ]( Z; R+ a4 B<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
* |$ N+ `. z/ ]4 v<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>
. ^0 P( p! K9 X7 S<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>
: C. i) |5 a0 U) o6 n* O<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>