Matlab 版 (精华区)

发信人: bage (醍醐灌顶@洗心革面), 信区: Matlab
标  题: C++Builder调用Matlab的实现方法 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月13日11:09:17 星期五), 站内信件

C++Builder调用Matlab的实现方法
国防科技大学机电工程与仪器系 张云洲
　
---- 摘要：本文简要叙述了Matlab语言的优点，介绍了在用Borland C++Builder语言开
发的Windows应用程序中，调用matlab语言实现科学计算和图形绘制的方法。
---- 关键词：C++Builder Matlab调用 混合编程
---- 1. 引言
---- Matlab是一个高度集成的系统，集科学计算、图象处理、声音处理于一体，具有极
高的编程效率。近年来，Matlab已经从最初的“矩阵实验室”，渗透到科学与工程计算
的多个领域，在自动控制、信号处理、神经网络、模糊逻辑、小波分析等多个方向，都
有着广泛的应用。
---- 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，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。
---- 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Ma
tlab的调用方法。
---- 2. C++Builder调用Matlab的实现方案
---- 2.1 实现思路
---- 在高版本的Maltab中（如Matlab V4.2）提供了DDE接口，用户可以通过Windows的
DDE通讯基制实现外部调用。这种实现方式比较简单，但将增大主程序代码，影响运行速
度。
---- 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
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调用。
---- 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C++Bui
lder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的调用。其形式可以是混合编
程或函数调用，非常方便而高效。
---- 2.2 实现方式
---- 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
的设置，就可以在C++Builder中直接进行Matlab函数调用，实现C++ Builder语言与Mat
lab语言的混合编程。
---- 2.2.1 运行环境要求
---- 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。C++
Builder可以进行32位编程，这里我们采用的是V3.0版本。
---- 2.2.2 C++Builder下LIB文件的生成
---- Matlab提供的Def文件允许用户通过Implib命令生成相应的Lib文件。其命令格式为
：
---- Implib ???.lib ???.def
---- 在< matlab >\extern\include目录下，提供了如下三个.Def文件：
---- _libeng.def，_libmat.def，_libmx.def
---- 通过上述命令可以生成相应的三个Lib文件。这些Lib文件中包含了可外部调用的M
atlab函数的必要信息。
---- 3. C++Builder调用Matlab实现计算和绘图
---- 为清楚起见，作者通过一个简单的CBuilder例程进行说明。该实例通过调用Matla
b实现矩阵运算并绘制图形，来演示C++Builder对Matlab的调用。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Matlab调用的子函数DemoMatlab，作
为按钮Demo的响应事件。其源代码如下：
#include < vcl.h >
#pragma hdrstop
#include "Unit1.h"
#pragma package(smart_init)
#pragma resource "*.dfm"
TMyForm *MyForm;
__fastcall TMyForm::TMyForm(TComponent* Owner)
: TForm(Owner)
{
}
void __fastcall TMyForm::DemoClick(TObject *Sender)
{
DemoMatlab(); //演示Matlab语言调用
}
---- 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
文件Try.prj。以下是操作过程：
---- a． 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。
---- b． 打开Project|Option…对话框，点击Directories/Conditionals
在Include Path中，加入目录路径< matlab >\extern\include，该路径包含了engine.
h和matlab.h等有用的头文件。
在Library Path中，加入< matlab >\bin和< matlab >\extern\include。这两个目录路
径包含了可外部调用的DLL和LIB文件。
---- c. 点选Project|Add to Project…对话框，加入如下库文件：
---- _libeng.lib，_libmat.lib和_libmx.lib。
---- 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
子函数DemoMatlab的程序代码。
    void DemoMatlab
{
Engine *eng; //定义Matlab引擎
char buffer[200]; //定义数据缓冲区
int array[6]={1,2,3,4,5,6};
mxArray *S = NULL, *T = NULL;
engOpen(NULL); //打开MATLAB 引擎 ---①
    S= mxCreateDoubleMatrix(1,6, mxREAL);
// 产生矩阵变量
mxSetName(S, "S");
    memcpy((char *) mxGetPr(S),
(char *) array, 6*sizeof(int));
    engPutArray(eng, S); //将变量X置入Matlab的工作空间
engEvalString(eng, "T = S/S.^2;");
//计算
engEvalString(eng, "plot(S, T);");
//绘制图形
…… ……
engOutputBuffer(eng, buffer, 200);
//获取Matlab输出
    T = engGetArray(eng, "T");
//获得计算结果----②
    engClose(eng);
//关闭Matlab引擎，结束调用
    mxDestroyArray(S);
//释放变量
    mxDestroyArray(T);
    }
---- 若还需要执行其它功能和任务，那么按照上面介绍的方法，进行变量声明后，在①
、②处加写需要的语句既可。
---- 当然，使用这种方法调用Matlab不能脱离Matlab环境的支撑。但当我们不需要看到
Matlab的命令窗口时，可将其赋予Swhide属性而加以隐藏。
---- 4. 结语
---- 　　按照本文介绍的方法来实现C++Builder下应用程序对Matlab的调用，可以充分
利用Matlab强大的科学计算功能和丰富的工具箱，而且具有混合编程、方便高效的优点
。这是C++语言和其它高级语言所无法比拟的。按照本文的方法，我们还可以编写程序来
最充分地利用Matlab的其它资源，开发满足自己需要的程序，更有效地完成我们的工作
。
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