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>
<>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>
<>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>
% z/ H1 `6 P# T& F8 \' \2 Q<>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>
* e; k! N0 u, v3 D. F<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
<>1. 实现思路 </P>
- E8 I4 I# o5 v% E) a/ |  W<>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>
; X$ ?8 G; S  W8 p1 z<>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>
/ F  U6 g* [; ^# V3 ^<>运行速度。 </P>
9 ~2 F0 K! n$ v3 W  s7 f! j<>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>
+ V) M! A5 i1 F( X( \- T. s<>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>
- h1 P7 t& [2 t- f<>调用。 </P>
1 }  V$ ^9 O& ~- F3 S) l<>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>
! P4 M$ X0 j3 _$ }: 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>
<>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>
! t: j( G9 T# E1 |<>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>
9 h, K  q' E% b+ s* M<>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>
; ?! h( o9 D' R/ W0 Q7 w) y<>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>
( d$ z7 ]5 z- w2 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>
. J! m8 M8 O+ y: q$ f<>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>
<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>
7 ?, t$ T; t  ]% G* C0 w<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>
<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>
& C$ x0 d" `# `. z( G<P>二、实现计算和绘图 </P>
' p. n" }3 a5 ~1 q, C<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>
& U% }. g8 Y: P3 ^5 R6 S<P>现矩阵运算并绘制图形,来演示C++Builder对Matlab的调用。 </P>
! ~+ f- E. i2 B8 f. o; J; p0 q<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>
! m$ V/ q7 p6 y6 Y; v& c<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>
% Q/ p: u: i( 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>
: n; I' O' ^' U/ T<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
# a+ j# N2 n* a% {5 G<P>#include "Unit1.h" </P>
) _) O* `5 k/ D7 \. }<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
/ l6 m4 R5 R* u. m<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
<P>} </P>
* T6 B8 t5 |* K+ [& J) R<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
# R: ]) h. I% z7 Z+ X3 x<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>
5 l" K) a' r; M2 a. [<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
/ {, `3 U5 v( t# x$ i2 v<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
1 p7 @% C& f: T9 i. c1 I* Z<P>engine.h和matlab.h等有用的头文件。 </P>
/ U" J7 V8 A) W' h) ^3 p, U<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
9 Y" }/ W# \' ?$ S. h<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
; C1 Y; U/ t/ W7 c$ A' r3 Q/ X! d0 c<P>3. 点选Project|Add to Project...对话框,加入如下库文件: </P>
<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
. W2 S5 s- [# y9 k, S' h. 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>
<P>子函数DemoMatlab的程序代码。 </P>
<P>void DemoMatlab </P>
1 `6 B& p5 R; h$ U; x' A( O<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
<P>//定义Matlab引擎 </P>
5 p' M6 o9 `! [: L1 s% O; t1 x<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
<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 J2 @# D+ z7 i5 s! g/ A& w  Y<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
<P>// 产生矩阵变量 </P>
( _5 w6 i. d7 \" C) b<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
" H3 w) F# k6 h<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>

/ i& D0 l/ l/ _+ t9 n1 N6 v<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
7 H$ x- N) Z9 C% I6 y! I<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
<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>
8 M0 E/ p" E2 L" i6 R1 D<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
- n* W- j" b: L. K3 D1 V2 |<P>mxDestroyArray(T); </P>
/ z2 e' O9 s/ X) `% A% K2 Y<P>} </P>
<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>
. a, H+ K: _9 Y; F<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>
4 A) B0 Z% }+ k( n% [. {2 g<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>