C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
6 y0 l7 X; m' j- k& r<>  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>
& A3 `" u7 `% v- i$ C) S<>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>
6 p1 q& q0 F* |4 h<>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>
+ v; K: i" N% [/ g<>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>
1 L2 S1 A9 J3 g! m/ O& M5 g2 d<>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>
<>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>
5 ?2 ~, ?: V6 q$ f<>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>
# G, v; |) _( _* W" G* Z3 b<>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>
# s: f8 p0 U( ^% {<>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>
<>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>
$ g: A' ~, }% ^2 z( c  X3 Q<>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+ y" i$ z2 H9 L- M; ]8 o<>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>
# _* _% b3 o! `1 B& O7 `% L8 F<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
<>(1) 运行环境要求 </P>
9 T3 r, Q' a; g( t<>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>
) H, P4 H* Q: u9 a<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
<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>
<P>为 </P>
<P>Implib ???.lib ???.def </P>
& D  f  A4 A5 J  Y% ^  S* C<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
& T+ w0 o" v! y, x# [<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
0 \0 {9 I9 K: H' D: |<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>
" a. S% `( L9 ]& l, ?  M<P>二、实现计算和绘图 </P>
; h- D0 Y/ K- K, }* K# R<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>
9 C! a# N9 e2 B( r0 o. 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>
, Y; p5 Z4 r0 C<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>
<P>#include "Unit1.h" </P>
- Z! w. s4 M* H" h7 T9 L/ f" a* G<P>#pragma package(smart_init) </P>
$ v+ R$ |- F+ b* t; j- y  y! F& o<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
5 k5 }% j$ S; P1 a# s: ~1 i! o( ^. O( U<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
  w" x* @2 s5 M6 U# N5 b8 A<P>{ </P>
% Z9 o! u) a' C8 O# F; D7 |<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
" g" {1 [% r8 |4 L! z<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
! b  b' [0 x2 i; X. Z8 ^<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>
<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>
) r2 h# C- w$ }* P$ J  B<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
1 c1 {* b. V. d1 Q<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
3 M2 }# U: C8 s) u  t4 j4 J<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>
# q  j+ l  S8 y  F  G6 k9 k" V<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
0 `* e6 C$ V4 M0 j1 e8 O. P* W3 h<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>
<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>
; S  ~2 z; `1 m' P  k6 P<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
. R2 T+ p0 Q/ M! J+ }) g<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
' L& N6 l. K8 V: k4 P+ z/ v( u<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
- n, I1 d2 G3 C3 f<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>
# [) y1 |+ a6 z6 k/ i! ?8 c<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
* @* Y7 S+ G$ {# b5 y: b<P>// 产生矩阵变量 </P>
# M- c1 ~) Q0 g; s) l# i: r+ d<P>mxSetName(S, "S"); </P>
+ t  |  e8 Y1 u" ]7 t<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
/ F: B4 Z7 W; n; A2 ^4 b<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

" [. J2 v& F$ h5 l+ e. R<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
9 x( K2 i' t6 J" m<P>…… …… </P>
, K8 p/ q) m# s; V7 b2 V7 `<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
) E* K/ J. G. l3 l; a- c; m$ H<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
3 d, @5 q/ I( j4 K1 j9 k) q$ f1 J<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>
/ t: o2 z: j* s2 V0 y. i<P>} </P>
7 y% l; P) n4 u8 ?. s% W<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>
* f  X2 w" G2 s% S2 q9 R<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
1 T) F" M4 h- h7 `) ^<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>
, C& Q( E+ t7 E) a<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
. O  e4 W5 [; i  R<P>  </P>
5 A/ C0 b( K' _3 h  g6 v<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>