C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
6 x, d% C6 N1 c6 a<>  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>
( f) A, `' }; P7 u" 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>
' q- @& X1 g2 p( 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>
<>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>
7 j! r3 w  r4 k<>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>
+ [! f7 [$ }: Y, B7 b1 n<>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>
6 }- r- U& I6 P$ R<>Matlab的调用方法。 </P>
6 C. [; y- ?- j: {! W9 [5 j1 X<>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>
% D* {8 p8 v) j) H6 U& _" s<>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>
4 L" m6 A/ |4 e<>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>
0 b+ n6 f6 W8 ]6 I<>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>
4 o* i5 Y% h! }" U6 I# n$ O2 k& c<>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>
; I7 T, h4 n4 ~/ g<>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>
4 H# U( B8 Y- N& H<>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>
* L7 o' r/ ^. C! P, W% 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>
: K! v/ M  Y4 v$ a<>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>
" u0 E( Y% u& i<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
8 P8 i9 n# ^6 r' }<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>
$ I, E0 t$ d  q' a4 _. e5 l! ]* h<P>Implib ???.lib ???.def </P>
1 B% u8 _: H0 c! ^9 }<P>在&lt;matlab&gt;\extern\include目录下,提供了如下三个.Def文件: </P>
) G8 K6 [2 w& E<P>_libeng.def,_libmat.def,_libmx.def </P>
+ w% t& ?) j9 v<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>
6 Z) s. ]! G: V# D( M  a1 x! Z9 S<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>
) h. ?9 A' ?1 q! t9 z/ l  ~: f; c! E<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>
, {0 I4 k3 ~2 k* Y) Z% H<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 {6 N( l1 ?5 J' L( ?# b7 w  L. ^: \<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
6 e, Y/ _5 C! e  s% V<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
) W# V/ I! [4 H" D<P>#pragma package(smart_init) </P>
1 E1 \. A0 k4 W0 w<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
# T) H! P) R& ?* j6 O# E2 u<P>} </P>
; ^6 J, q8 k. H1 p<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
; E! i5 p0 c4 R; P3 z<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
8 |9 i& A# U9 d& Z3 A* a<P>} </P>
2 b& X0 T$ X9 {" x& z) y<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>
9 H- v' j. S. Y/ V<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>
<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
7 d7 w& `4 h; O<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>
; r2 ?/ Z6 i1 ~7 u% \) [! d+ Z9 v9 @<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
- @! ]6 ^* u0 t6 _' p( c<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>
) ]+ D+ |  }+ B9 \6 p<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
' Z5 v, J* ?: o' w: K<P>void DemoMatlab </P>
<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>
. x# k  B  I) j: X* G<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>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
# ^* H! t7 R0 L5 B<P>mxSetName(S, "S"); </P>
$ n, N" S7 A% Q2 u<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
% h+ q( p# ^. ]# m, b, w$ T- h<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
9 D4 C& E4 h: X! p
% Y; U$ y0 @0 S- J$ T<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
, c. w! t/ A# `5 I" g5 y, y9 C! w<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>
+ y7 M3 L5 l7 L9 @. v, k5 W9 z<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
& w; N5 a5 u+ w- p2 l* P, J% X<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
2 x; G' b- z6 \, z' L; X<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>
! n- A2 H8 S% K, q6 ]+ g<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>
5 Y' X) t4 O3 W$ Y: u<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>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>