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>
( j  y  n1 _9 D1 }" z2 u<>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>
, x: R' q$ d4 g- V1 A1 k<>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>
<>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>
+ |; l. T; H; x/ |- ?) u<>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>
2 u! O" t: |  @1 J: j<>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>
. f0 B# M4 _/ M+ c/ q<>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>
# J# b. `, \' B  J2 y# `<>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>
. o' p9 a  \  R" B+ V8 |<>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>
( ?9 Q$ q  H3 V2 n, n( ?<>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>
3 O- i: M0 E9 J; O4 R<>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>
, p* g# e9 ^9 c! W5 ~4 @! s' v( z0 k<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
% f* ~. U: ?0 O' K" I; }$ F<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>
0 g. c9 g" D4 |% ~/ A- P3 U; P<P>为 </P>
<P>Implib ???.lib ???.def </P>
<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>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>
+ n1 \0 G' D* J' U, r- I3 e2 ~<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>
& [! F7 }- e3 ?<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>
/ q( U0 J1 C0 O3 A2 t6 ]<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>
3 ~8 @8 A$ A; @5 f<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
: v" P. U6 M6 O<P>#include "Unit1.h" </P>
- m' ]. b5 O: @' S- B$ u<P>#pragma package(smart_init) </P>
) B2 c) u/ `% X5 P6 \4 G) h, ?<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
0 `0 Q; p+ ^; e/ N5 `; ^<P>TMyForm *MyForm; </P>
+ Q# f7 n) P( o! Q* M! v' V" B% `( Q<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
1 ~5 p: _: n: i# G5 r<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
- J! A" G) E& y8 N6 |<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
% f- y+ ]: N3 l* c- \: u<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>
# n2 R. s. @7 ]( j4 F. x- W<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
+ p6 G2 P# P' ?, n<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>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
# ^  F2 `8 M8 J! W) c% |6 @<P>engine.h和matlab.h等有用的头文件。 </P>
9 z5 p, D8 s4 L  ~: f<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" s5 G2 i! n) q4 C9 `6 ~/ |<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
9 x( V, \6 T+ C<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
" W' c3 s5 |7 R, S( N7 v+ L+ X<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>
; x- s) {. |9 U& A0 D, ~! F, N<P>void DemoMatlab </P>
3 b: r3 C1 k: ^1 D$ O7 `<P>{ </P>
' @2 G; G; r) P. y6 B- M<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
% U' [6 \& Z6 P' q/ t: y6 D4 ?% C<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
3 l" O- b" |: {1 b9 A, G8 s. @' k<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
; |9 p+ U7 I' Q! S1 u<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<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>
8 v0 a$ F1 I8 p
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
6 T$ h  p) {1 A. g  {. d<P>…… …… </P>
; T  E6 [# ~* [; v, L2 G) x1 S<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
5 E. ^; F# ?. S% f<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
' B5 |1 ?; Z+ S4 A) X4 m/ M6 L. K<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>
9 u* M7 s. ]) M; t* `! R# I) F<P>} </P>
4 Q$ J5 Z: X3 c" T( ~<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>
7 `. b1 Y5 J; W' v<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>
- T+ N' U  p' `% Y8 N# H1 {<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>