C＋＋Builder与Matlab混合编程

长沙　张云洲

　　在C＋＋Builder中调用Matlab工具箱函数，有两种实现方式。一种是基于Matlab环境支持，通过必要的设置实现，笔者在本刊上曾撰文对这种方式进行了专门的阐述。另一种则是完全脱离Matlab环境，通过动态连接库方式实现对Matlab工具箱函数的调用，这可以通过一种开发平台Mediva来实现。相对来说，前者的限制因素较多，而后者则较为方便灵活。

一、 Mediva软件平台

　　Mediva是Mathtools公司推出的一种Matlab编译开发软件平台，提供对Matlab程序文件（M文件）的解释执行和开发环境支持。该软件有为Borland C＋＋、Visual Basic和Dephi等编程语言开发的不同版本，目前其版本已经到了4.5版，软件大小仅6.5M，可以通过访问其站点www.mathtools.com免费下载试用一个月。

　　Mediva软件平台本身的功能相当强大，提供近千个 Matlab的基本功能函数，通过必要的设置，就可以直接实现与C＋＋的混合编程，而不必再依赖Matlab；同时，Mediva还提供编译转换功能，能够将Matlab函数或编写的Matlab 程序转换为C＋＋形式的DLL，从而实现脱离Matlab环境对Matlab函数和过程的有效调用，这样就有可能实现对Matlab强大的工具箱函数的利用。

　　Mediva的缺点是C＋＋与Matlab混合编写的应用软件必须携带必要的DLL，从而增大了软件的体积（约4M），同时也不能对所有的Matlab 函数提供支持，例如采用类库进行设计的部分函数。但尽管如此，对于控制系统计算机设计、分析的工作来说，Mediva仍不失为一个好的工具。

二、 C＋＋Builder直接调用Matlab函数

　　本文假设已经安装了Mediva软件或已经得到必要的两个动态连接库mdv4300.dll和ago4300.dll。

　　Mediva提供的近千个Matlab基本功能函数，都可以在C＋＋Builder中直接调用。这些函数包括基本的操作、命令、I/O、线性代数、位图、控制等，基本上可以满足我们的一般需要。当然其最大的优点就是可以直接在C＋＋ Buider中直接调用而不必考虑安装庞大的Matlab。

　　其实现方式和步骤如下：

　　1． Lib文件的生成 在Dos下用C＋＋Builder中的Implib.exe，通过如下命令生成mdv4300.lib:

　　implib mdv4300.lib mdv4300.dll

　　将上述两个DLL文件和此Lib文件拷贝到当前目录下。

　　2．实现与Matlab的混合编程

　　Matlab.h包含了Mediva中所有类型、常量、函数的说明和定义，必须将此头文件放于程序的第一行。Mediva给出的Matlab函数形式并不特殊，如绘线函数Plot，在Mediva中说明为：Mm DLLI plot(cMm varargin)；varargin与Matlab 中的意义是一样的，与输入变量的个数相对应。所有可以直接使用的函数都在Matlib.h头文件中定义，而在mdv4300.dll中实现。

　　但在C＋＋Builder中使用Mediva提供的Matlab函数的格式，与Matlab编程稍有不同，这主要体现在C＋＋中必须进行必要的说明上。例如我们要用绘线函数Plot来绘制数组x[100]的红色图线。在Matlab中调用为Plot(x,‘r')；在 C＋＋中调用则为：Plot(CL(x),TM(“r"))，其中CL是一个关键字，是多变量输入时所必须使用的，用以指明调用的变量；而TM则指明，这是一个字符。

　　下面我们给出一个示例程序，其功能是对一个1024 点的输入数组进行FFT变换，并绘制变换后频谱实部的火柴杆图，最后将原数据和变换后的数据写入数据文件中。

＃include“matlib.h" //必须包含的头文件 ＃include <vcl.h> ＃pragma hdrstop ＃include“TryMatcomU.h" ＃pragma package(smart_init) ＃pragma resource“＊.dfm" TForm1＊Form1; __fastcall TForm1::TForm1(TComponent＊ Owner) : TForm(Owner) { } void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject＊Sender) { int k=0; initM(MATCOM_VERSION); //必须 进行的初始化 Mm cur1,cur2; //定义变量 cur1=zeros(128); cur2=zeros(128); //变量初始化 for (k=1;k<=128;k＋＋) cur1.r(k)=randM(); //生成一个随机数列 figure(1); plot(cur1); //图形显示该数列 cur2=fft(cur1,128); //做128点fft变换 figure(2); //绘制fft变换后实部的火柴杆图，注意此处多变量输入的格式 stem((CL(cur1),real(cur2),TM(“r"))); fid=fopen(filename,mode,format) opens exitM(); //退出调用 }

　　如果完全使用C＋＋来实现本程序的工作，其代码将超过300行！由此可以看出，C＋＋Builder与Matlab函数的混合编程可以给我们带来多么大的方便！

　　3．变量内部状态/数据的观察方法

　　Mediva使用的所有变量均定义为Mm类型。如果在C ＋＋Builder中观察Mm类型变量的内部状态/数据，要稍麻烦一些，但在调试程序时，这又是不可避免的一步，这里举例给出变量观察的方法。

　　例如对上面生成的cur2数列进行观察：

＊cur2.pr 0.1892 cur2(1)的实部 ＊cur2.pi 0.0013 cur2(1)的虚部 三、 C＋＋Builder调用Matlab工具箱函数转换后的DLL

　　1． Matlab函数向DLL的转化

　　Mediva软件提供了将Matlab函数转换为DLL的功能，非常方便。但需要注意的是： Matlab5.0以上版本，所有带有tf类的函数均无法转换； Matlab4.2以下版本，多数函数能够转换，但转换后大多不能直接使用，而必须加以处理。

　　MATCOM V4.3中把含有输入参数的M文件转换成 DLL时,生成的DLL无法调用。以.M为例：

　function [x1,x2]=flower(x3)

　　MATCOM生成的FLOWER.CPP和FLOWER.H中声明为:

Mm flower(Mm x3, i_o_t, Mm＆ x1__o, Mm＆ x2__o) { begin_scope x3.setname(“x3"); ... 　} 　 Mm flower(Mm x3); 　 Mm flower(Mm x3, i_o_t, Mm＆ x1__o, Mm＆ x2__o);

　　而生成的G_FLOWER.CPP声明为:

void DLLX _stdcall flower_1_1(Mm＊＊ in01, Mm＊＊out01) void DLLX _stdcall flower_1_2 (Mm＊＊ in01, Mm＊＊out01, Mm＊＊out02)

　　其中对于in01的说明是不正确的，应按如下修改，然后，按如下MAKE文件进行编译。

＃ ＃ MATCOM makefile ＃ all: flower.dll g_flower.obj: g_flower.cpp bclearcase/" target="_blank" >cc32－c－Id:\matcom43\－WD－Id:\matcom43\lib －H=matlib.csm－a4－5－eg_flower.obj g_flower.cpp flower.dll: flower.obj g_flower.obj bcc32－Ld:\matcom43\－WD－Id:\matcom43\lib －H=matlib.csm－a4－5－eflower.dll @flower.rsp d:\matcom43\lib\mdv4300b.lib

　　在CPP中调用这个函数之前，一定要先给in01分配空间。

＃include“matlib.h" ＃pragma hdrstop ＃include“flower.h" ＃define WIN32_LEAN_AND_MEAN ＃include <windows.h> ＃include“matlib.h" ＃pragma hdrstop extern“C" { void DLLX _stdcall flower_1_1(Mm in01, Mm＊＊out01) { ＊out01=new Mm(); //＊in01=new Mm(); ＊＊out01=flower(in01); exitM(); } void DLLX _stdcall flower_1_2(Mm in01, Mm＊ ＊out01, Mm＊＊out02) { ＊out01=new Mm();＊out02=new Mm(); //＊in01=new Mm(); flower(in01, i_o ,＊＊out01,＊＊out02); exitM(); }

原文转自：http://www.ltesting.net