Matlab 和 C++混合编程

Matlab 和 C++混合编程的方法主要有两种：

（1）使用引擎来实现Matlab基本函数的功能，例如，实现数据可视化。

（2）使用matlab的函数生成的dll动态库来实现对应m文件的函数功能。

mcc -W lib:dlltest -T link:lib huatu_test.m

命令1 ：

mcc -W lib:dlltest -T link:lib huatu_test.m 

或

命令 2 ：mcc -W cpplib: dlltest -T link:lib huatu_test.m 

其中第一种方法的原理：

1、Matlab与VC混合编程的实现方法

Matlab作为控制系统设计的一种通用工具，它可以和VC方便的进行连接。一般而言，Matlab与VC混合编程的实现方法主要有以下三种方法：（1）通过引擎（Engine）,采用客户机服务器的计算模式，通过Window的ActiveX通道和Matlab进行连接。具体应用时，往往在VC中设计程序框架，以编译的程序作为前端客户机；通过调用Matlab引擎在后台实现与服务器的连接，实现动态通信（2）应用Matlab数学函数库，Matlab中包含了内容丰富的函数库，而且还提供了与VC的数学函数接口，用户可以方便的在VC的IDE（集成开发环境）中调用。（3）通过DLL实现VC与Matlab的混合编程。DLL是一个可执行的二进制文件。把很多通用的功能放在DLL中，可以供多个应用程序调用，这样可以很好的减少外部存储空间的占有量，并实现代码的共享^[2]。在上述三种方法中，第一种方法对调用Matlab的工具箱很实用，所有在进行控制系统的设计和分析时，一般都是通过调用Matlab引擎（Engine）来实现的。本文主要介绍采用通过引擎（Engine）来实现VC与Matlab的混合编程。

2、MATLAB引擎简介

Matlab引擎是Matlab提供的一系列程序的结合，它允许用户在自己的应用程序中对Matlab进行调用，将Matlab作为一个操作引擎使用，使其在后台运行。一般Matlab 引擎采用客户机/ 服务器(Client/ Sever) 计算方式，就是一种把应用处理负载分布到客户机和服务器上的一种计算模式，客户机和服务器既可以是存在于同一台计算机，也可以通过网络来实现信息共享。一般情况下，客户机是运行前端软件的PC机，并且知道如何与服务器通信，服务器与此相对应，是接收请求信息，并采取相应行的机器。由于客户机和服务器共同承担处理负载，使系统总体性能大为提高。在实际应用过程中,把VC的C语言或C + + 语言的程序作为前端客户机程序,它从Matlab 引擎接收数据信息,并与引擎传递命令的数据信息。表1是几种常用的Matlab引擎调用函数。

 

表1：Matlab引擎常用调用函数

 

 

通过Matlab引擎用户可以完成以下任务：首先，可以将Matlab作为一个功能强大的和可编程的数学函数库，调用Matlab中的大量的数学计算函数，完成复杂的计算任务；其次，可以为一个特定的任务构建一个完整的系统，前台的用户界面用高级语言编写，后台的计算任务由Matlab引擎来完成；最后，用户不但可以在本地计算机上调用Matlab引擎，而且还可以通过网络调用其它计算机上的Matlab引擎，这样可以很好的实现资源的共享和作业的分工合作。

3、Matlab引擎实现VC和Matlab混合编程的步骤

要想在VC集成环境下利用Matlab引擎实现VC和Matlab的混合编程，一般需要经过以下几个必要的步骤：

   

（1）Visual C++6.0 编译环境的设置：通过菜单 Tools/ Options，打开Visual C++6.0设置属性页，进入 Directorie页面，在 Show Directories for下拉列表中选择Include Files，添加路径：D：\Matlab6p5\extern\include（在Matlab的安装路径下）；再选择下拉列表中的 Library Files，添加路径：D：\Matlab6p5\extern\ lib\win32\Microsoft\msvc60（在Matlab的安装路径下）。编译环境只需设置一次。

（2）添加库文件: 通过菜单 Projects|settings，进入 Link 页面，在 Object/Library Modules 框中，添加库文件名：libmx.lib 、libmat.lib 、libeng.lib。每个新的工程文件都要单独添加库文件。

（3）在使用 engine 函数的程序头文件中包含如下两个头文件:

#include "engine.h"

#include <stdlib.h>

（4）在应用程序中添加调用Matlab引擎的程序代码：

 

{ 
Engine *ep;
if(!(ep=engOpen(" \0")))          //打开Matlab引擎，建立与本地Matlab的连接
{
fprintf(stderr,"\n Can't start MATLAB engine\n");
exit(-1);
}

   

以上步骤是对VC与Matlab混合编程的编译环境进行设置，在完成了以上基本步骤后就可以利用Matlab引擎库函数engEvalString来调用Matlab的内建函数了。

4、VC与Matlab混合编程应用实例

根据上面的方法，下面通过一个具体的实力来说明如何实现VC与Matlab混合编程、它们之间的数据通信以及VC环境下对Matlab命令的调用。

   

首先，利用VC++6.0的MFC建立一个单文档结构的应用程序，加入一个菜单资源，为其映射相应的功能函数；

   

其次，根据Matlab引擎实现VC和Matlab的混合编程步骤（见第三部分）为程序设置相应的编译环境并添加连接库函数；

   

然后，调用Matlab的内建函数和命令，主要编写程序代码如下：

 

…
static double Areal[6]={1,2,3,4,5,6};
mxArray *T=NULL,*a=NULL,*d=NULL;
double time[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
/*利用mx函数库创建矩阵，传递参数。*/
T=mxCreateDoubleMatrix(1,10,mxREAL);
memcpy((char*)mxGetPr(T),(char*)time,10*sizeof(double));
/*通过上面创建的Matlab Engine连接句柄将参数传递给Server端*/
engPutVariable(ep,"T",T);
/*调用Matlab内建的函数和指令*/
engEvalString(ep,"D=.5.*(-9.8).*T.^5;");
engEvalString(ep,"plot(T,D);");
…

 

最后，添加头文件：

#include "matlab.h"  

   

编译运行，就可以得到如（图1）所示的结果。

图1：调用Matlab引擎输出结果

   

上面例子是VC和Matlab的混合编程的一个简单应用，在实际的数值计算，控制系统开发等工程应用中，可以很好的利用VC和Matlab的混合编程技术，从而简化应用程序的开发工作量。

5、结论

Matlab提供了强大的数学计算功能和丰富的工具箱, 使用VC和Matlab的混合编程, 可以发挥各自特长, 缩短工程应用软件的开发周期, 同时也提高了程序的运行效率。其中，基于客户机/服务器计算模式的Matlab引擎是实现VC与Matlab 混合编程的一种常用方法。通过对引擎调用与数据组织方式的面向对象的设计,将数据组织透明化,极大地简化了程序设计过程, 封装了对Matlab 引擎的访问和与Matlab 服务器进行数据交换的细节,为用户提供了一个友好的编程接口环境。

第二种方法运行的时候加载动态库的过程需要比较长的时间，无论是显式调用dll或者是隐式调用dll都必须调用初始化函数，否则需要调用的函数会返回false。

调用的方法是参考小魏的博客上的方法，http://blog.csdn.net/xiaowei_cqu/article/details/7339356

这里的功能是可以使用opencv库来实现，使用opencv的库函数和matlab自己编写的m文件的效果差不多，我觉得还是使用统一的C++语言就好。