C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
7 E: N5 G; R$ z- Q4 j7 S+ l<>  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>
3 }0 ^$ y4 V( o% q  z<>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>
. v) r4 U+ t7 `2 y3 s/ r<>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>
! t( B: O5 N6 `* A0 D<>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>
<>Matlab的调用方法。 </P>
8 F% e9 }. P' d2 ?5 L<>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>
, _* @1 p4 c5 b0 X$ U# K' Q( 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>
" [* n. I. U; [3 p7 J<>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>
* L. s/ l4 K6 S2 u. C2 ]3 X<>调用。 </P>
3 C. i! ]! a  q( e9 a% O<>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>
5 \% c5 l2 D6 @- t" v<>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>
# p9 R3 R- E3 n$ I. g8 j<>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>
. P, [; N2 J: o" c! p* X0 k<>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>
$ e+ l( o4 ]4 `<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
8 M) C% L4 b/ _$ u<>(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>
# _2 I8 K, I" Y0 K) |<>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>
+ ^- M  H" V1 {9 k2 C# b7 @<P>Implib ???.lib ???.def </P>
/ o5 ~& o0 q' [<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
: {9 ~! q9 `# y+ R7 Y+ l1 C* i<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
  _. u) A, I) r- H: H<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>
; q' g6 ^. v( f9 ~( @7 u<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>
' F. @, c1 S; L; t6 E<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>
' H7 m+ W3 G( T+ i# c0 s- S<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>
8 P6 H' i6 ]3 g8 ?: a! x<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
* w( ]0 A/ q* u# Z# u6 E* C# l<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
$ k" j) W  I/ [. V<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
" G! k* m+ A9 H6 r" r# }<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
+ t: X' r7 T/ \  L/ s0 d  T3 U<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>
& V+ z2 @! Q5 m) i+ u, z- A0 ]8 N<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>
+ p0 r- R$ V" W% r! f' c<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>
<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>
<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
, ], h0 o* Z+ O( M<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>
2 L0 ]% `6 U; k<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
8 I8 z2 Y0 F6 c' s, H<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
0 d7 n& g: \2 {8 B/ ]/ y<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>
$ ~4 G/ I+ ]4 W- c2 G% N* d<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>
$ K& r6 s0 t1 v$ J. T9 ]; S! `# P& P
2 I6 x3 X4 q- t2 ]% S0 K3 Y, n6 I7 b<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
+ c- j& ?0 Z' p: r<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>
<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
: y: h" Q( Z4 {9 m9 F8 _( ]9 r<P>mxDestroyArray(T); </P>
) H& s& `4 X- \& R  s8 u& i<P>} </P>
  H8 h8 s, Y9 F* r1 L- E<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>
<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>
- ~3 v! N/ h" B0 u3 ?<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>