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>
- T6 ~& S# v) F# ~4 ?<>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>
<>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>
& u, r: Y4 r7 j, ^2 x- E# i8 v1 ]! X<>Matlab的调用方法。 </P>
<>一、C++Builder调用Matlab的实现方案 </P>
0 G/ l: u- ]7 c$ ^4 U% y<>1. 实现思路 </P>
1 f0 r- h/ J$ m. R  k<>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>
5 t% v" t3 F* Q3 l, a<>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>
, Y$ {$ Y$ J: Y0 f& t1 I. 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>
8 r8 s; f; }1 b7 o& M<>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>
3 o0 x* v8 f* S3 r$ y7 O6 v3 r<>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>
1 A, U" _& I+ O<>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>
<>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>
* Z# J; s9 R9 I* I  Y2 c<>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>
5 W7 ]5 H% _; K; v" L0 B" K; c<>与Matlab语言的混合编程。 </P>
1 X: ?$ K, q% F$ @, c<>(1) 运行环境要求 </P>
3 R3 E$ ]8 J$ K8 `" C<>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>
5 N! g+ w% u2 _& A) p+ e7 X<>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>
<P>为 </P>
<P>Implib ???.lib ???.def </P>
' U$ n! i5 I9 T( d1 ]6 C1 s  l$ i<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>
1 B8 S4 ~5 F% Z, v- g<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>
9 `* `. p/ U, N) h, V( X) ]' d<P>Matlab函数的必要信息。 </P>
$ {  P9 m3 a9 A9 F7 `. _' [<P>二、实现计算和绘图 </P>
, s; u+ W# I: T3 _# k' L( V8 M<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>
0 B. S, w) ~8 X% ]' p# 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>
3 f8 D$ |3 f/ f0 i1 A2 h<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>
  B: t( n1 k- K+ d! _+ A7 }<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>
# j/ j, q2 M3 N) R<P>#include &lt;vcl.h&gt; </P>
<P>#pragma hdrstop </P>
" [  n( b2 w" y' t<P>#include "Unit1.h" </P>
<P>#pragma package(smart_init) </P>
<P>#pragma resource "*.dfm" </P>
) u$ @# {' U8 f3 y! B7 n; m  x7 P% i7 t<P>TMyForm *MyForm; </P>
<P>__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner) </P>
<P>: TForm(Owner) </P>
<P>{ </P>
& j: {8 U- I2 S  \1 L<P>} </P>
<P>void __fastcall TMyForm:emoClick(TObject *Sender) </P>
% Y, F- [, c5 y" V+ A  Z<P>{ </P>
3 F6 V* s- q5 ]$ L; h<P>DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用 </P>
<P>} </P>
) b- d4 ]6 @8 k<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>
- |' g9 @; Y! |$ E7 M1 L<P>文件Try.prj。以下是操作过程: </P>
: q! m- X! ]3 Q& j9 l. A5 k( X  K+ E<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>
: |* u/ o: L4 ?8 A: q<P>● 在Include Path中,加入目录路径&lt;matlab&gt;\extern\include,该路径包含了 </P>
; Q/ n* _" x* {* ~7 H9 _" O<P>engine.h和matlab.h等有用的头文件。 </P>
9 D8 D7 g; A) ?<P>● 在Library Path中,加入&lt;matlab&gt;\bin和&lt;matlab&gt;\extern\include。这两个 </P>
$ V. z$ e# L% p  E& d8 k' _5 e- v. k<P>目录路径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。 </P>
2 B2 Q# h0 f, [6 k- e1 `<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>
<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% b  H$ I& d  p- G<P>void DemoMatlab </P>
$ ~% D# D) j) |; U. b9 v<P>{ </P>
<P>Engine *eng; </P>
: T6 f) d: {: ]  u- b7 f<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>
3 u* X8 G: P0 l( T* n" S. m6 l<P>mxArray *S = NULL, *T = NULL; </P>
<P>engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---1 </P>
<P>S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL); </P>
( f4 u1 I, N0 x5 F<P>// 产生矩阵变量 </P>
<P>mxSetName(S, "S"); </P>
<P>memcpy((char*) mxGetPr(S),(char *) array, 6*sizeof(int)); </P>
# y) [1 c- d3 c<P>engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间 </P>
1 ~8 m* H2 U; C' a! T$ J% e
<P>engEvalString(eng, "T = S/S.^2;"); //计算 </P>
<P>engEvalString(eng, "plot(S, T);"); //绘制图形 </P>
( H1 J( d, y" ?& i2 k; R) h3 \<P>…… …… </P>
9 p; c0 Q( k; i" t& X! d<P>engOutputBuffer(eng, buffer, 200); //获取Matlab输出 </P>
<P>T = engGetArray(eng, "T"); //获得计算结果----2 </P>
% B6 b+ P& {: N4 |, U<P>engClose(eng); //关闭Matlab引擎,结束调用 </P>
8 {' V3 D9 Z, K$ }  K<P>mxDestroyArray(S); //释放变量 </P>
<P>mxDestroyArray(T); </P>
' g' ~* \6 ^4 G$ {: P- m3 T" z; t<P>} </P>
9 G9 Z# ~* J0 \( L4 {: X" L<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>
<P>到Matlab的命令窗口时,可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。 </P>
4 Y# s# o% V: w0 W<P>  </P>
<P>国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲 </P>