MATCOM在VC++与MATLAB混合编程中的应用

摘要：介绍了使用MATCOM实现VC++与MATLAB混合编程的优势和方法，并给出了实例。

　　关键词：MATCOM、MATLAB、混合编程

　　引言

　　MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一种以矩阵为基本运算单位的高效数值计算软件，带有功能强大的数学函数库，并开发有多种学科领域的工具箱函数库，广泛地应用于科学研究与工程计算。然而，MATLAB自身存在的一些缺点限制了它在更多方面的应用：

　　(1)MATLAB程序不能脱离其运行环境，可移植性差

　　(2)MATLAB是一种解释性语言，语言执行效率低，实时性较差

　　(3)MATLAB的界面开发能力较差，难以开发出友好的应用界面

　　(4)MATLAB编写的M文件是文本文件，容易被直接读取，难以保护劳动者的成果

　　VC++用于面向对象的可视化编程，可以完成从底层软件直到面向用户软件等各种应用程序的开发。利用它提供的各种实用工具，开发者可以轻松开发出高效强大的Windows应用程序。但在实际工程开发中，与MATLAB相比：

　　(1) VC++在数值处理分析和算法工具等方面不如MATLAB

　　(2) VC++在准确方便地绘制数据图形（数据可视化）方面不如MATLAB

　　因此，把MATLAB在数值计算、算法设计以及数据可视化等领域的优势与VC++应用系统集成，不仅可以完全满足系统在数据运算与表现方面的需求，而且还可提高系统处理的效率和稳定性，同时也减少了开发人员实现算法的困难，缩短了软件开发的周期，提高了软件质量，在实践中具有很高的使用价值。

　　VC++与MATLAB混合编程方法

　　在VC++下调用MATLAB，主要有以下三种方法：

　　1) 利用MATLAB引擎

　　MATLAB Engine库是MathWorks公司提供的一组函数库，它提供了一种在用户程序进程中与独立的MATLAB进程通讯的方法，在Windows下使用ActiveX技术实现。

　　MATLAB Engine不仅可以调用MATLAB中的C\C++函数，还可以调用工具箱中的函数，应用程序整体性能较好，同时，MATLAB Engine方式可利用MATLAB强大的图形功能；但该种方式的致命缺陷是不能脱离MATLAB运行环境。

　　2) 利用MATLAB自带编译器MCC

　　从MATLAB 5.1版本开始，MathWorks公司推出了一系列的MATLAB自带编译器来解决MATLAB与C++的接口问题。编译器MCC可以将MATLAB的C/C++数学库编译为VC++编译器能识别的代码嵌入VC++环境。

　　利用MCC编译器，可以有效提高代码的执行效率，而且可以脱离MATLAB运行环境；但待编译的M文件不能涉及MATLAB的内部类，出现编译文件嵌套时应改写M文件，而且此种方式不支持图形功能。

　　3) MATCOM转化法

　　MATCOM是MathWorks公司开发的为MATLAB中的M文件进行高效解释和调试的集成开发环境。MATCOM编译M文件，先将M文件按照与MATCOM的cpp库的对应关系，翻译为cpp源代码，然后用C编译器将cpp文件编译成相应的exe或dll文件。

　　用MATCOM方式，生成的代码可读性好，支持图形函数，支持M文件编译过程中的文件嵌套情况，可脱离MATLAB环境；缺陷为待编译的M文件不能涉及MATLAB的内部类。

　　综合考虑上述三种结合方式，MATCOM转化法最为简便有效，笔者认为是实现VC++与MATLAB混合编程的最佳途径。

　　MATCOM转化法

　　以下介绍均以MATLAB 6.5、MATCOM 4.5、VC++ 6.0和Windows XP为例进行说明。

　　MATLAB包括数学函数和工具箱函数，MATCOM已经将一般数学函数进行编译，可以遵循MATCOM语言规则直接在VC++中使用；要使用工具箱函数，则需要在MATCOM下编译MATLAB的M文件。如图1所示。

图1 MATCOM转换法示意图

　　1、只使用MATLAB一般数学函数

　　将Windows中的系统文件v4501v.dll与ago4501.dll以及MATCOM中的文件matlib.h与v4501.lib加入VC++工程目录，然后在程序中包含文件matlib.h和链接文件v4501.lib。安装MATCOM后，会在安装路径上自动生成文件refguide.pdf，其中所列的函数均可在VC++中直接使用。

　　2、使用MATLAB数学函数和工具箱函数

　　当所需函数不在refguide.pdf中时，在完成上面步骤后，可利用MATCOM将所需函数的M文件转换为cpp文件或dll文件后加入VC++工程使用。MATCOM使用简单，在此就不仔细陈述转换过程了。特别需要提出的是，在转换过程中若有M文件嵌套情况出现，所有M文件应在同一目录下。

　　应用实例

　　下面以VC++下调用MATLAB随机函数、噪声函数、通信工具箱中数字调制和解调函数为例，说明MATCOM在工程开发中的应用。

　　(1)使用MATCOM将MATLAB中随机函数randint、噪声函数awgn、数字调制函数dmod和解调函数ddemod的M文件转化为VC++的h文件和cpp文件。

　　(2) 建立VC++工程，将所需文件加入工程。

　　(3) 遵循MATCOM语言格式，使用随机函数产生随机二元序列，经数字调制后加噪声，再经数字解调函数解调出二元序列。

　　图2为此VC++程序运行时的界面（单色处理后）：

图2 VC++仿真程序运行界面

　　结束语

　　使用MATCOM实现MATLAB和VC++的混合编程，是开发数据处理应用软件的有效途径。此种方法的优势主要如下：

　　(1) 提供了MATLAB中的大量成熟函数 。

　　(2) 充分发挥出MATLAB强大的数据可视化功能。

　　(3) 发挥出强大开发工具VC++的Windows平台优势。

　　(4) 程序可脱离MATLAB运行环境。

　　综上所述，MATCOM转换法最大限度地利用了上述各种软件的特长，将高难度的算法研究与实际应用结合在一起，达到了程序简洁、编程效率提高和算法更易实现的目的。在开发过程中，已有编程经验的研究人员，只要熟悉MATLAB的函数调用、语法格式，就可以通过调用函数快速地解决问题，不必花费大量的时间与精力研究具体的算法，而是更专注于专业方面的研究。