C＋＋Builder與Matlab混合編程

發表時間：2002-08-16 16:37:01

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「作者不詳」資料來源:http://www.s8s8.net/ 在C＋＋Builder中調用Matlab工具箱函數，有兩種實現方式。一種是基于Matlab環境支持，通過必要的設置實現，筆者在本刊上曾撰文對這種方式進行了專門的闡述。另一種則是完全脫離Matlab環境，通過動態連接庫方式實現對Matlab工具箱函數的調用，這可以通過一種開發平台Mediva來實現。相對來說，前者的限制因素較多，而后者則較為方便靈活。一、 Mediva軟件平台 Mediva是Mathtools公司推出的一種Matlab編譯開發軟件平台，提供對Matlab程序文件（M文件）的解釋執行和開發環境支持。該軟件有為Borland C＋＋、Visual Basic和Dephi等編程語言開發的不同版本，目前其版本已經到了4.5版，軟件大小僅6.5M，可以通過訪問其站點www.mathtools.com免費下載試用一個月。 Mediva軟件平台本身的功能相當強大，提供近千個 Matlab的基本功能函數，通過必要的設置，就可以直接實現與C＋＋的混合編程，而不必再依賴Matlab；同時，Mediva還提供編譯轉換功能，能夠將Matlab函數或編寫的Matlab 程序轉換為C＋＋形式的DLL，從而實現脫離Matlab環境對Matlab函數和過程的有效調用，這樣就有可能實現對Matlab強大的工具箱函數的利用。 Mediva的缺點是C＋＋與Matlab混合編寫的應用軟件必須攜帶必要的DLL，從而增大了軟件的體積（約4M），同時也不能對所有的Matlab 函數提供支持，例如採用類庫進行設計的部分函數。但盡管如此，對于控制系統計算機設計、分析的工作來說，Mediva仍不失為一個好的工具。二、 C＋＋Builder直接調用Matlab函數本文假設已經安裝了Mediva軟件或已經得到必要的兩個動態連接庫mdv4300.dll和ago4300.dll。 Mediva提供的近千個Matlab基本功能函數，都可以在C＋＋Builder中直接調用。這些函數包括基本的操作、命令、I/O、線性代數、位圖、控制等，基本上可以滿足我們的一般需要。當然其最大的優點就是可以直接在C＋＋ Buider中直接調用而不必考慮安裝龐大的Matlab。其實現方式和步驟如下： 1． Lib文件的生成在Dos下用C＋＋Builder中的Implib.exe，通過如下命令生成mdv4300.lib: implib mdv4300.lib mdv4300.dll 將上述兩個DLL文件和此Lib文件拷貝到當前目錄下。 2．實現與Matlab的混合編程 Matlab.h包含了Mediva中所有類型、常量、函數的說明和定義，必須將此頭文件放于程序的第一行。Mediva給出的Matlab函數形式並不特殊，如繪線函數Plot，在Mediva中說明為：Mm DLLI plot(cMm varargin)；varargin與Matlab 中的意義是一樣的，與輸入變量的個數相對應。所有可以直接使用的函數都在Matlib.h頭文件中定義，而在mdv4300.dll中實現。但在C＋＋Builder中使用Mediva提供的Matlab函數的格式，與Matlab編程稍有不同，這主要體現在C＋＋中必須進行必要的說明上。例如我們要用繪線函數Plot來繪制數組x[100]的紅色圖線。在Matlab中調用為Plot(x,‘r')；在 C＋＋中調用則為：Plot(CL(x),TM(“r"))，其中CL是一個關鍵字，是多變量輸入時所必須使用的，用以指明調用的變量；而TM則指明，這是一個字符。下面我們給出一個示例程序，其功能是對一個1024 點的輸入數組進行FFT變換，並繪制變換后頻譜實部的火柴桿圖，最后將原數據和變換后的數據寫入數據文件中。

  ＃include“matlib.h"      //必須包含的頭文件
  ＃include 
  ＃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);         //必須
進行的初始化
   Mm cur1,cur2;              //定義變量
   cur1=zeros(128);  cur2=zeros(128);  //變量初始化       for  (k=1;k<=128;k＋＋)  
   cur1.r(k)=randM();         //生成一個隨機數列
   figure(1);
   plot(cur1);             //圖形顯示該數列
   
   cur2=fft(cur1,128);   //做128點fft變換
   figure(2);
   //繪制fft變換后實部的火柴桿圖，注意此處多變量輸入的格式
   stem((CL(cur1),real(cur2),TM(“r")));    
       
   fid=fopen(filename,mode,format) opens
   exitM();                   //退出調用
   }

如果完全使用C＋＋來實現本程序的工作，其代碼將超過300行！由此可以看出，C＋＋Builder與Matlab函數的混合編程可以給我們帶來多麼大的方便！ 3．變量內部狀態/數據的觀察方法 Mediva使用的所有變量均定義為Mm類型。如果在C ＋＋Builder中觀察Mm類型變量的內部狀態/數據，要稍麻煩一些，但在調試程序時，這又是不可避免的一步，這里舉例給出變量觀察的方法。例如對上面生成的cur2數列進行觀察：＊cur2.pr 0.1892 cur2(1)的實部＊cur2.pi 0.0013 cur2(1)的虛部三、 C＋＋Builder調用Matlab工具箱函數轉換后的DLL 1． Matlab函數向DLL的轉化 Mediva軟件提供了將Matlab函數轉換為DLL的功能，非常方便。但需要注意的是： Matlab5.0以上版本，所有帶有tf類的函數均無法轉換； Matlab4.2以下版本，多數函數能夠轉換，但轉換后大多不能直接使用，而必須加以處理。 MATCOM V4.3中把含有輸入參數的M文件轉換成 DLL時,生成的DLL無法調用。以.M為例： function [x1,x2]=flower(x3) MATCOM生成的FLOWER.CPP和FLOWER.H中聲明為:

    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聲明為:

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

其中對于in01的說明是不正確的，應按如下修改，然后，按如下MAKE文件進行編譯。

＃
＃ MATCOM makefile
＃    all: flower.dll    g_flower.obj: g_flower.cpp
bcc32－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中調用這個函數之前，一定要先給in01分配空間。    ＃include“matlib.h"
＃pragma hdrstop
 
＃include“flower.h"
 
＃define WIN32_LEAN_AND_MEAN    ＃include 
＃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();
}

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