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>
4 u) M* q. w4 e- B$ r& G% U8 b<>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>
  b! t( z0 I$ u" J<>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>
! B& t) m+ T( `' 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>
- T2 _) p- I$ p! g0 t: w0 m, t- Y<>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>
+ Z/ G7 B' f& e<>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>
* H5 \; y( Y- t<>Matlab的调用方法。 </P>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
' s  {) e: b# V# z/ R! C' m<>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>
/ I9 `0 s; C9 |! g; p' N" ~3 n5 l4 \<>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>
; B+ L: i; r# ?1 e9 W) O) e+ _<>运行速度。 </P>
; `3 _/ d, R% ?8 o<>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>
) ^5 D: a% m. i& Q, g- x<>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  O, B  t- Z' Z8 m' b<>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>
* X+ o" g* @6 j0 B9 V) h<>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>
<>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>
<>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>
( a0 f0 h( o3 Y8 B& o9 |; g6 ~<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
" q) S9 v9 }# h$ ~<>(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>
. M5 I8 o8 N( B: p( G+ u# @2 A. e! j<>C++Builder可以进行32位编程,这里我们采用的是V3.0版本。 </P>
! T. P) i6 c3 I- Z<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>
) w& n" P& R! W# ?, a% Z6 X<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>
' y) Q% N' ^# k6 q- H% F<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>
7 h1 n  |' l) X5 I0 X% x5 Q<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>
<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>
) [% K+ O4 S6 b<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>
: [5 Q( S2 o( ?8 t3 d9 i2 b; M<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>
7 o1 i- Y  S# k9 b3 C<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
1 }) g& \4 U1 s* i<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>
9 f5 d5 g* Y! p  }8 K5 Y- N5 S<P>: TForm(Owner) </P>
7 M, P9 E6 l! E<P>{ </P>
5 W% S; G5 T% W+ K# [' \<P>} </P>
2 H* A* b) B' V. r5 [$ p<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
$ m4 k7 l/ ~; V7 _2 K0 A<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<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>
; f1 m( Q9 g3 U% ?' E4 W<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>
1 ^! h- J/ Y" x8 \2 b: w<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
6 t8 d2 X0 A  y. a, e<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>
% E+ f, K' t) b& o3 h<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>
<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" S7 O+ n- p9 P9 e/ `7 [" ?<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
% `3 B" H" b2 O$ t) V<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
: e; \& q/ N! r  l3 F+ q" f<P>//定义Matlab引擎 </P>
% Q* @) c' m# T. ]3 q<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
5 G! w4 P, E# _5 z<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
9 j3 H6 q, L8 r) z5 R3 m<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
+ Y# M6 ^, t) W; W* J( w" t/ m<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
- H$ T: V, C% s* f% B; @- H<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>
" L1 W, t: S. B/ y0 R* y; ]( C
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
/ A7 T+ N1 w8 i, @% C2 v<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
<P>…… …… </P>
/ W# t, k; F$ j# O4 V( h<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
3 w4 C) @+ v+ o0 N7 J* w; 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>
( @3 y) Z/ k8 f3 u- t<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<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>
. r4 I! I9 I/ ~$ T/ ~<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
( O* M: {" O2 D! d1 r<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>
3 U  v# j' V; Z' B: n9 s8 [9 c( l- M5 U<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
' y5 d4 Q3 r# Q5 _<P>  </P>
; J6 S1 P& l8 j8 ?1 K) ^% H<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>