C++Builder调用Matlab

韩冰

<>  </P>
% l; F+ e/ Y( W<>  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>
$ K6 h& K% ~3 Y! ]3 Z% R- p' w<>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>
& |7 ]# p* `1 ^5 N8 F<>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>
  T( j, I# h5 p! I# ]<>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>
' X/ M  N+ P$ ]4 t! T- `<>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>
6 {+ ]  o4 V7 Y7 ~  P$ M<>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>
( n! l. L/ }5 l8 E<>Matlab的调用方法。 </P>
3 r! z$ l0 {: W- U1 ?% k8 D<>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>
<>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>
2 B+ s- V) s8 R0 C8 u% H3 j<>运行速度。 </P>
4 s6 V& q: ]4 Z<>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>
. s( e6 S" R4 t) t/ ?% O<>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>
<>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 ?( M( e( m! U- q  F* L8 p- z<>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>
: }' z+ [: _; |& p9 b1 m<>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>
# p$ @, `2 f, J; x! ~4 ?<>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>
) C% G$ f  A! R3 y5 R# R9 z<>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>
& |9 i$ v6 v  _. O1 I* E6 P<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
7 e$ Y- L: Y9 D4 `) v<>(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>
) i4 M3 F5 _$ t. J/ ?  Z<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>
) ]$ O, |' ^1 W: X+ }; K2 N<P>为 </P>
& O5 \' w2 y3 c8 j<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>
" ]' I5 ]: n) m- v  q( k) Y  w<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>
! M" }% c$ u" P. O& f; a: c. R: Y$ F<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
- v( Y; j& }  g9 S/ I) q<P>二、实现计算和绘图 </P>
1 e7 p; N/ f4 j  |( I<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>
0 s$ B! ]& p$ @: u6 B' 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>
5 V' D2 H$ k9 e( ]9 s0 }" R: g<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
& i9 v( f, b' K5 k9 o<P>#pragma hdrstop </P>
% S/ `' i# M& X* t% v- y. X. p' S& e<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
3 D7 C* X7 m- Q, k& ^<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
" Q) w9 _, a' Z0 `4 H<P>: TForm(Owner) </P>
5 x% ?/ |% O5 M( J' w& `; W<P>{ </P>
<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
<P>{ </P>
<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
, Q5 B4 }1 @+ K9 a<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>
5 ?) P" {2 S2 q+ f, R<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>
& f* @; z  k$ o<P>2. 打开Project|Option...对话框,点击Directories/Conditionals。 </P>
  o4 \2 f) C5 U* C0 E- T<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>
7 A- `, b0 s" |8 W+ b( ^<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
# M$ V% X, ]8 @; z0 I. k& Z<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>
0 S; C. D; ?: ^9 w. @<P>_libeng.lib,_libmat.lib和_libmx.lib。 </P>
, ?, [* d# ?6 j! r3 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>
) [2 G( [9 V, _0 L" u8 \3 S<P>void DemoMatlab </P>
<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
3 X& t' C2 u( x1 G' H<P>//定义Matlab引擎 </P>
<P>char buffer[200]; //定义数据缓冲区 </P>
0 I, n, a1 o8 x# w<P>int array[6]={1,2,3,4,5,6}; </P>
* h; O0 e! X. }! O8 Z' W<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
( }, `: s! n2 |9 f0 m" x! {<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>
<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>

<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
. a# c0 W' i) s9 h; V; O+ f) f<P>…… …… </P>
# a8 q6 E; ^) L+ X+ F( {<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
) }- T0 ^7 ^" y! H/ X2 o% C<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
4 l0 r9 d/ z9 F6 a4 W4 _<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
* \# c" c. v( H<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
9 `! Z" ?: ?! U/ }! K<P>mxDestroyArray(T); </P>
* @- Z8 s/ L3 r& S9 L0 N<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>
  V/ B5 m: i" ^<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>
/ N7 `* v7 S1 w" a<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>