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>
<>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>
( S/ @2 O1 d4 e# S<>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>
: n; T; S* e3 k% g/ K6 m+ A( b<>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>
<>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>
& r; \$ x  B* \  T<>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>
<>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>
; L& N! q) ~4 Q1 e& R<>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>
9 t- P2 [, j- H1 H1 U4 s6 ?<>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>
  |& D# F/ e0 f<>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>
7 v( d; T7 p3 H0 v1 e6 ~& p4 C<>调用。 </P>
: v! M0 j6 k- m' p) }, d6 r9 C<>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>
# F. T% \( j% |+ o/ @<>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>
( t* r+ P% o0 f& q$ a+ b& W<>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>
2 T- [3 c( @2 G! t8 O( ^' Z<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
2 k4 B; v! D7 w7 t" D3 m' F<>(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>
* J% T9 B( F- V) z9 e<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>
6 ~) D# T3 @" }# d<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>
- O* b' b: w  y) {1 t8 F+ z<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>
( C6 P* b# D) F* S<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>
6 t+ }" P& ]2 |6 ?; o- ?<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
7 a/ l/ W6 @, U; p3 b<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>
<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>
) g) k1 k! v5 s4 V% _<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
0 x! k5 t0 ^& Y" _<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
3 K- D( j9 l5 e<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
3 h0 E* X9 B8 q( e+ G& I# R8 N<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
<P>} </P>
7 o: j" H: _# e6 Q. S+ k4 l4 B1 y<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
3 N1 m4 B+ |. _1 ~" w<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
& M' g, w0 v+ P2 Q<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>
! ]  g1 ~, |6 s<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>
! B% x7 \$ k: d) ]* A1 A<P>engine.h和matlab.h等有用的头文件。 </P>
; ]3 v0 O/ Y3 C! v7 k' U) W! W<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
' j/ @9 q: M; J" e<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
9 Q: ^, K- T& H: T1 _+ y5 U6 ?: v<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>
<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
$ j% O! D, S5 }. ]# P+ B( f<P>void DemoMatlab </P>
/ V1 b# t3 Y* H4 m' v+ ]% `<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
" h& v& X, k; _) F<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>
7 j# {" s9 z1 o, y1 x<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
2 ~, n% V, F: |9 t3 |<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
0 o0 L3 l+ A7 I( \
; [1 M0 O) b/ K% R9 e& c<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
7 R7 D; R! q: P2 E. T<P>…… …… </P>
<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
& s! R- L- k' ~) J. @: ^5 ^<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
/ e. F" B' V! C1 K<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
% Y: \( S) r4 g" V; N<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>
<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
$ Y% f$ j) s1 g: D* K6 L1 c<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>
<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
. E3 W+ X" K2 E  p* o( O<P>  </P>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>