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>
* N* j# j) C0 {  D- 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>
<>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>
. B7 r' g- x3 i& X- F) G<>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>
8 y! x, Z- o* {+ x# x+ s<>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>
+ I3 D5 H$ c5 o7 A; 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>
2 A/ I  j& D+ n0 L<>Matlab的调用方法。 </P>
- D" Y1 I. z+ S# U<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
  F( U8 n: Z+ q5 ~<>1. 实现思路 </P>
2 F, x; z' E1 ]5 u<>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>
/ g  M6 U5 k0 U( P. _% ]<>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>
) I1 C! f: P) h! }) h  G" {  q<>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>
( b1 J( P/ A$ b3 X7 _9 @<>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>
<>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>
7 n. `- s5 O' W& Z% h# l& [! k<>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>
. S8 B: s! b) ^3 ?" G+ I<>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>
( y7 s* a6 L/ G5 }4 k<>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>
( {, I  h) I, j7 w; K5 X<>2. 实现方式 </P>
6 a' w$ \1 i% ^% U<>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>
<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
( V/ ?0 c7 x8 C4 R/ y4 {  C<>(1) 运行环境要求 </P>
+ o& T! s2 ?  i$ ]<>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>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
, |/ y' n" f9 \2 }% p/ i! a0 ~<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>
5 _1 k( Y; W0 j  c<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>
: {: V4 r1 p% V& Z2 K<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>
<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>
, a) |) }0 J: C9 w% C+ u- d! n<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
, b! @5 q  s0 |0 e<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
' G9 o' V& F6 d) R" N<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
/ g% ]2 @. _# A<P>: TForm(Owner) </P>
4 _! a# ^+ O9 Q/ u<P>{ </P>
<P>} </P>
7 g) a. l4 b. ]" h$ U<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
) _% q/ P# a- C2 }" X<P>{ </P>
( d1 g, f" l$ B' V) W5 G9 Y. k<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
# I# t! C" m# k$ d  m3 ~<P>} </P>
& [, y! U, |  J+ |0 W9 |<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>
! e3 U; K$ r5 a5 {* }, c<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>
, D) K9 v- Y. |5 r" Q<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>
/ [( n, e; H3 e; h9 G, b' A* o" X<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>
* }" L) {+ y* Y: v" p<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
& k2 f3 {( b; k<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
8 S6 T9 N# S/ s6 U4 s  Q4 r% \<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
0 M9 V- M: v: |. f( k<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>
3 ?7 [  O. p  u* |- l# F/ j<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
<P>void DemoMatlab </P>
9 C3 s1 e/ ~8 |4 m<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
0 h- I! B1 a% d5 v) r<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
) ~% l4 [, k& t! d2 R3 Q! A<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
1 u0 z" E/ B  U1 C" r* j+ i( W<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
. B: k2 m3 F* C; v2 l8 w<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
! f; f; l0 j0 Q# q4 K" s<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
, {  o4 R: }. a# q+ d, e* O
% i& T$ \8 U; f: T! q; @2 h<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
<P>…… …… </P>
0 F' \  a+ }/ [! h6 X- ~<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
5 G) h9 o+ J8 G) J9 Y<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
3 u4 ]' B* t0 q$ w<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
% q0 Y% \4 \% s/ J<P>mxDestroyArray(T); </P>
) |1 ~6 v" w- B6 ~% F. O3 m5 h<P>} </P>
2 h! B( w+ Q5 z! |<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>
. b: T" i( V: f* c; z( y: W" R/ 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>
4 |' ~; [" x% g4 W8 O. 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>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>