C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
: K( r$ ?$ J7 u( I) [0 l' V" x<>  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>
' E' x; g* m# {! F' q<>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>
1 R) p$ [  S. A3 t9 x<>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 `8 M& X! H- L7 R/ ?<>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>
- G" D  A+ l1 {9 I6 _3 T2 J5 H' 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>
/ v: P" f2 A4 K# U<>Matlab的调用方法。 </P>
6 @) K) `2 i- N3 e<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
% h; s4 g: I6 I2 ^4 d9 K<>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>
<>运行速度。 </P>
6 V7 B: H. i. L5 T<>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>
# ?; w8 N4 J, ?5 L" x8 f- D" M1 [2 [<>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>
5 Q7 t  ^% e* Q) r<>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>
<>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>
! [  O  ~3 e  _" y7 @6 a) C; C# L<>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>
' ~4 |2 T* [/ s* J3 K: ~7 p<>2. 实现方式 </P>
5 U4 `5 ^' Y4 j) q8 i<>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>
8 Z. a7 |6 c* f9 t' K) ^$ Z<>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>
# y8 S( r4 J( c  \2 n$ w<>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>
) U* _! W$ v5 k( z3 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>
<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>
6 ]# n0 _* z/ w<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>
) p2 [- W2 h$ l<P>二、实现计算和绘图 </P>
7 Z! v3 [8 X/ f5 r2 S: D<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>
1 c9 s! U! A& V' k+ z<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>
. X; B  D* m! r6 K$ o( ?<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>
# i" S; x# Z2 h- ~, T, H1 e<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 m, z( S. A# g2 z$ j  C<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
<P>#include "Unit1.h" </P>
$ A5 `" ]3 Q5 j$ M- H' ]- \6 G<P>#pragma package(smart_init) </P>
+ k8 ^  j& Y' H* \4 |<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
7 w& ]& v- T1 C+ |7 X  D2 e<P>TMyForm *MyForm; </P>
5 X5 _* E+ e+ m<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
6 L- H) p$ \6 ?<P>{ </P>
0 e8 [- a- z+ V! U3 P<P>} </P>
/ U7 q4 M: H$ `<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
) X4 L9 v) |4 r: }* R# h3 H4 P<P>{ </P>
0 ^! [, s9 @* m2 {9 d7 G, @9 z<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
<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>
<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' \8 {- {" r! R<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
" y2 w9 x( n  E$ t<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
" Y" r5 @) X' r/ n+ b4 W1 m" J<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
: d2 q0 Q: k4 d/ ~  V9 g/ ]; F: S<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>
2 Z/ y( x7 Y: O. ?3 ?<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
' `0 ^7 B( U* n% H( p<P>void DemoMatlab </P>
1 C( [8 A5 q9 N<P>{ </P>
6 @0 r/ R0 h, r. A: @<P>Engine *eng; </P>
) q3 M7 [7 l$ A* Y9 e: u<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>
, @' a8 B# t0 O; v' H# N3 {<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
8 r3 v3 s. c' Y" 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>
5 j3 J* r* [7 y; K<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
1 D+ o8 P8 j0 L; }' Y
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
" u9 r% f7 M3 m<P>…… …… </P>
8 _- z$ U! }3 U3 g/ b6 y+ d7 R; 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>
: T2 V- W5 j) `+ T5 R" w! o<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
. N/ A8 ]2 [1 J- `# V<P>mxDestroyArray(T); </P>
<P>} </P>
5 ]' q$ ]2 `, z* q! Q<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>
/ v. F! l5 d; J8 }2 {' U<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
1 B2 I/ `. ~# E' ^<P>  </P>
, T* \! z( T$ k0 Z4 T<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>