C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
# H5 `$ Y! H  Q4 y2 Z, v/ Q  t<>  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>
: e- N. k1 U0 t<>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>
4 `: b8 v3 v- }5 H! K& \' X<>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>
8 ~" l! Y8 x2 [- y<>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>
. ^- g) o9 g$ F& I3 o<>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>
9 n: [+ X" a3 B. i3 J% s<>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>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
% t' G* Y8 }$ l4 h7 t* }! L4 e<>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>
" a6 C+ m. _; e5 m& `& l2 \7 d" F<>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>
<>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>
6 X0 Y+ K0 y* {4 Z2 X, G+ K! P6 G* M<>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>
! o/ E, h0 x' E! \0 P) 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>
4 r8 P) o9 e0 h/ W, t<>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>
- Q8 }5 B9 a2 @7 E% R$ b<>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>
  O9 L& }) m- S, c' r5 ?$ ~<>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>
/ I# C; T2 i/ ^; ]" H<P>(2) C++Builder下LIB文件的生成 </P>
5 q* I* `( a# c0 g2 w5 C; X& J<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>
) r/ t$ G7 `* e9 G0 v/ l: n6 n<P>为 </P>
<P>Implib ???.lib ???.def </P>
" v2 y# A! ~8 }0 k4 n- y1 W" q<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>
, o3 t$ a$ `+ y. E<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>
<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>
' H3 k1 w3 z- X; w7 i! p$ K3 a<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>
% m9 Z' [" @9 L3 ]2 M0 w5 w<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>
" b+ {* B5 {% |<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
) `! `, y5 V' k" D+ u  S<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
$ D$ W  h5 u( [4 K9 ^<P>{ </P>
<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
3 q# \$ ?3 O4 {4 `( p<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
* ]/ C+ W; s  S, P8 u<P>} </P>
$ e) B3 P* [1 P" a5 \1 Z<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>
6 B. Q' \- F" B<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>
" u+ e. D2 H* w# \+ W<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>
4 Q6 ^: T5 `" P, I& P$ s: Z<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
- N5 K6 M. D; q( j# l<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
6 _  a% S: p9 y6 o: }0 g<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
( }5 Q( U: N3 D- _<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>
# q" \4 a/ J# k' o& b. [3 z<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
0 `9 m* x4 r' P0 U6 D8 h<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
: {8 K7 x# j1 G4 Q<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
% G) t- h3 y: r: Z+ F; ~<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
3 ?9 u# }! A8 a5 o7 K<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
% d4 a* g: w. Q. S5 _  h<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>

3 O' M4 O; a7 t4 s<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
" S3 w  L. k' T: }! D<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
! v1 }( b# }6 r2 \$ u<P>…… …… </P>
! U. b$ Q' ^5 x! `7 y" x<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
1 J' m, P1 Y: Q4 v3 A; \$ T* ]<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
* k9 |, p3 D! y& c' ~5 z$ B<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
) [; g6 L8 u" ^% I& f( B$ {<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) v3 P) X0 I7 I! L& r<P>2处加写需要的语句即可。 </P>
& I3 E/ I, ~& [4 A# L<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>
9 y4 t' W' Z* o: H. u: L<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>