常用数学软件选讲常用数学软件选讲VC与与Matlab接口编程接口编程 如果在CC+语言中能用MATLAB那么简单的代码来实现该功能就可以大大减少工作量，VC和MATLAB接口就是做这个工作的。利用MATLAB的编译工具将m文件方便的转化为CC+语言、可执行程序(exe)、动态连接库文件(dll)、COM组件等等，并可直接供CC+语言调用，利用VC和MATLAB接口技术可以在VC中充分发挥MATLAB的数值计算功能，并且可以不依赖MATLAB软件运行。我们在编写程序时，可以在VC下做出很漂亮的界面，而把复杂的数值处理交给MATLAB去做(实际上MATLAB也能做界面GUI(Graphic User Interface),而且做出的界面并不比VC逊色，但是需要MATLAB软件作为后台运行，如果不依赖MATLAB软件运行的话，可以在VC中调用GUI)，然后通过接口技术将MATLAB集成到VC中，这样可以大大减轻编程的负担，并减少程序编写时间。 2VC与与Matlab接口编程接口编程 Matlab Engine方式Matlab CC+函数库(7.0后不建议使用，略)Matlab自带的Matlab Compiler Matcom技术技术 COM组件接口方法组件接口方法(Visual C+6.0 Matlab 6.5)3Matlab Engine方式方式 Matlab Engine是指一组Matlab提供的接口函数,支持C语言, Matlab Engine采用C/S(客户机/服务器)模式,Matlab作为后台服务器,而C程序作为前台客户机,通过Windows的动态控件与服务器通信,向Matlab Engine传递命令和数据信息,从Matlab Engine接受数据信息。用户可以在前台应用程序中调用这些接口函数,实现对Matlab Engine的控制。采用这种方法几乎能利用Matlab全部功能，但是需要在机器上安装Matlab软件，而且执行效率低，因此在实际应用中不采用这种方法，在软件开发中也不可行，适合个人使用或做演示用。 4Matlab自带的Matlab Compiler Matlab Compiler的作用是将m文件转化成C/C+代码（也就是通常所用的mcc命令）,这种源代码需要用C/C+编译器编译连接成独立应用程序，在将m文件转成独立应用程序的过程中生成的C/C+文件，原则上是可以被其它的C/C+代码调用的，编译器可以通过设置mcc命令的选项，将m文件编译成动态链接库文件、C/C+文件、可执行文件等一系列文件。到matlab R12.1为止，Matlab Compiler的m程序转换成C/C+代码功能有很多限制： 1.不能转换脚本m文件，只能转换m函数； 2.不能使用matlab对象； 3.不能用input或者eval操作matlab空间变量； 4.不能动态地命名变量，然后用load或者save命令来操作； 5.不能处理具有嵌套调用其他m文件的m文件； 6.不能使用MATLAB内联函数；51、必须保证编译器的正确配置，因为编译器使用了、必须保证编译器的正确配置，因为编译器使用了CC+库函数，所以在使用前需要使库函数，所以在使用前需要使用用mex -setup 和和mbuild -setup两个命令对编译器进行配置，两个命令对编译器进行配置，如果以前已经进行了配置就不如果以前已经进行了配置就不需要这一步。需要这一步。动态链接库方式6mbuild -setup782、设置头文件和库文件的路径，配置完成如图、设置头文件和库文件的路径，配置完成如图1和图和图2 93、在、在MATLAB打开文本编辑器打开文本编辑器(File-New-M-file)写一个简单的写一个简单的m函数：函数： function y=huatu_test() x=-10:0.1:10; y=sin(x); plot(x,y,*) 文件保存为文件保存为huatu_test.m。 4、在、在MATLAB命令窗口用如下命令生成命令窗口用如下命令生成dll文件和调用文件和调用dll所需要的文件：所需要的文件： mcc -t -W libhg:dlltest -T link:lib -h libmmfile.mlib huatu_test.m 生成的文件将会保存在当前目录下，默认的当前目录为：生成的文件将会保存在当前目录下，默认的当前目录为：MATLAB根目录根目录work，找到，找到dlltest.h 、dlltest.lib和和dlltest.dll文件，这三个文件是我们需要文件，这三个文件是我们需要的。的。5、在、在VC中新建一个名为中新建一个名为ceshi基于对话框的工程，在工程中添加一个名为基于对话框的工程，在工程中添加一个名为测试测试的的button按钮。将按钮。将dlltest.h 、dlltest.lib和和dlltest.dll文件拷贝到当前工文件拷贝到当前工程目录下，并通过程目录下，并通过Project-Add To Project-Files 选择拷贝到当前目录下选择拷贝到当前目录下的三个文件，将文件引入工程。的三个文件，将文件引入工程。 106、在、在ceshiDlg.cpp文件中添加头文件文件中添加头文件dlltest.h #include dlltest.h 打开打开dlltest.h文件，里面有有关函数的定义，找到其中三个函文件，里面有有关函数的定义，找到其中三个函数：数： extern mxArray * mlfHuatu_test(void); extern void dlltestInitialize(void); extern void dlltestTerminate(void); 从函数意思不难知道它们的作用，从函数意思不难知道它们的作用，dlltestInitialize用来初始化用来初始化dll库，库，dlltestTerminate用来结束调用用来结束调用dll,mlfHuatu_test为主为主程序执行函数。将三个函数拷贝到程序执行函数。将三个函数拷贝到button响应代码中，进行修响应代码中，进行修改：改： void CCeshiDlg:OnButton1() dlltestInitialize(); mlfHuatu_test(); dlltestTerminate(); 11编译、执行程序，点击结果如图 12可以看出，相比可以看出，相比VC编写编写dll文件，利用文件，利用MATLAB 编译器生成编译器生成dll文文件，以及在件，以及在VC中调用该中调用该dll文件要方便和简单的多。利用编译器文件要方便和简单的多。利用编译器还可以根据需要生成还可以根据需要生成CC+源文件，可执行文件等。源文件，可执行文件等。MATLAB6.5的编译器为的编译器为3.0版本，版本，MATLAB7.0的编译器为的编译器为4.0版版本，本，4.0版本的编译器对原编译器进行了很多改进，版本的编译器对原编译器进行了很多改进，3.0很多方法很多方法都不再使用，上述方法如果在都不再使用，上述方法如果在7.0版本上使用会出现错误。版本上使用会出现错误。 利用利用mcc命令，通过不同的参数设置可以生成不同的文件，例如：命令，通过不同的参数设置可以生成不同的文件，例如：mcc -B sgl myfun 将将myfun.m文件生成对应的文件生成对应的c文件和使用文件和使用c图图形库的可执行程序形库的可执行程序 mcc -B sglcpp myfun 将将myfun.m文件生成文件生成相应的相应的c+文件和使用文件和使用c+图形库的可执行程序图形库的可执行程序 (如果自己编写的程序图形不能显示菜单栏和工具栏如果自己编写的程序图形不能显示菜单栏和工具栏,拷贝文件夹拷贝文件夹bin到当前目录下到当前目录下)13利用编译器将利用编译器将m文件转换成对应的文件转换成对应的CC+文件文件,并在并在VC中调用中调用 首先要保证编译器设置正确，编译器的设置可以参考前面两节的内容。如首先要保证编译器设置正确，编译器的设置可以参考前面两节的内容。如果以前已经进行了配置就不需要这一步。果以前已经进行了配置就不需要这一步。1、在、在MATLAB中编写如下函数：中编写如下函数： function x=gjfcz(A,b) %A=-1.5 1 2; 4 2 3 ; -3 2 8 %b=3;5;6 x=Ab 保存名为保存名为gjfcz.m，该函数的功能为求解线形方程组。，该函数的功能为求解线形方程组。2、在、在MATLAB的命令窗口输入以下命令：的命令窗口输入以下命令：mcc -m gjfcz.m该命令用来生成对应的该命令用来生成对应的C文件和可执行程序。在文件和可执行程序。在MATLAB工作目录下工作目录下(一一般是般是MATLABwork)将会生成如下文件：将会生成如下文件：gjfcz.exe，gjfcz.c，gjfcz.h，gjfcz_main.c，其中，其中gjfcz.c，gjfcz.h是我们需要的文件。是我们需要的文件。14Matcom 简介简介这是个第三方控件，很小这是个第三方控件，很小(8M多多),原本属于原本属于mathtool公司，后公司，后来被来被Mathworks公司合并了，使用该工具可以将公司合并了，使用该工具可以将m脚本文脚本文件和件和m函数转化成相同功能的函数转化成相同功能的CC+文件，相比其它方法文件，相比其它方法使用使用matcom具有如下优点：具有如下优点： 1.转换过程简单转换过程简单(由由matcom工具自动实现工具自动实现)，容易实现；，容易实现； 2.可以方便的生成动态链接库文件可以方便的生成动态链接库文件(dll)和可执行文件和可执行文件(exe)； 3.不仅可以转换独立的脚本文件，也可以转换嵌套脚本文件不仅可以转换独立的脚本文件，也可以转换嵌套脚本文件； 4.设置环境后，可以使用设置环境后，可以使用Matlab的工具箱函数；的工具箱函数； 但但matcom也有以下不足：也有以下不足： 1.对对struct等类的支持有缺陷，对等类的支持有缺陷，对class数据类型；数据类型； 2.部分绘图语句无法实现或得不到准确图象，尤其是三维图部分绘图语句无法实现或得不到准确图象，尤其是三维图象；象；15相比Matlab自带的编译器Compiler，用Matcom转化代码要简单和方便得多。本节将以VC6.0和Matcom为例，详细介绍如何利用Matcom进行VC与Matlab的联合编程。 Matcom 简介简介16Matcom安装 安装Matcom前要已求安装VC6.0。 Matcom可以独立于Matlab运行，但需要外部的C+编译器，在安装时指定Matlab的位置是为了让编译文件中需要的一些系统函数找到路径。17安装完成后，启动界面安装完成后，启动界面MIDEVA(下图下图)。MIDEVA集成开发环集成开发环境包括命令行窗口、变量列表窗口、命令列表窗口和编译链境包括命令行窗口、变量列表窗口、命令列表窗口和编译链接信息窗口等几部分，并有详细的帮助文档接信息窗口等几部分，并有详细的帮助文档 18Matcom命令输入方法与Matlab相同。如果安装在中文版操作系统时，输入命令前加一空格。（下图）19m文件编译后放入VC中 1、启动MIDEVA ,File-New，新建如下Test1.m文件：x=1:0.1:10; y=sin(x); plot(x,y); 将文件保存（如下图）。m文件保存的默认位置为：matcom安装目录matcom45，生成的C+文件保存的默认位置为：matcom安装目录matcom45Debug，本例matcom安装目录为C盘 即 C:matcom45Debug,在该目录下将会产生Test1.h、Test1.cpp、Test1.r 、Test1.obj文件。 202、在VC中用MFC Wizard(exe)创建一个基于对话框名为Example的工程。在面板上添加一个ID为IDC_BUTTON1按扭。3、将C:matcom45Debug目录下的Test1.cpp文件的内容拷贝到void CExamleDlg:OnButton1()下214、将C:matcom45lib下的matlib.h 和v4501v.lib文件和C:matcom45debug下的Test1.h文件拷贝到工程Example目录下，然后在VC中将库文件和头文件加入到工程中：工程-添加工程-Files,选择刚刚拷贝到Example目录下的matlib.h 、v4501v.lib和Test1.h文件 225、在、在ExamleDlg.cpp中加入如下代码：中加入如下代码：#include matlib.h #include Test1.h 6、在、在void CExamleDlg:OnButton1()中分别添加一个初始化类中分别添加一个初始化类库调用函数库调用函数”initM(MATCOM_VERSION)”和一个结束类库调用函数和一个结束类库调用函数”exitM()” 23运行程序，点击画图按扭运行程序，点击画图按扭 程序的release版本需要ago4501.dll、v4501v.dll、v4501.lib三个文件的支持。 24在VC中调用matcom编译后的函数 首先新建一个函数huatu.m，该函数的功能是:接受用户输入的左端点值和右端点值两个输入参数，然后在该区间画正弦图形。函数还将生成两个随机数，作为一个点的坐标在图中打印出来（绿点），用来说明如何在VC中处理调用函数的返回值。 251建立一个名为Example2基于对话框的MFC(exe)工程。2在matcom中新建一个名为huatu.m文件 263.在在matcom命令窗口中运行该函数命令窗口中运行该函数 274将生成的将生成的huatu.h、huatu.cpp（默认位置为（默认位置为 安装目录安装目录:matcom45samplesDebug）和）和matlib.h、v4501v.lib（默认（默认位置为位置为 安装目录安装目录:matcom45lib）四个文件拷贝到建立的工程）四个文件拷贝到建立的工程Example2目录下。目录下。5将第四步拷贝的四个文件加入到将第四步拷贝的四个文件加入到VC工程中：工程工程中：工程-添加工程添加工程-文件，选择刚才拷贝到文件，选择刚才拷贝到Example2目录下的四个文件。完成后目录下的四个文件。完成后如图如图 286在Example2dlg.cpp中添加头文件：#include matlib.h #include huatu.h 297为工程建立界面：添加一个Button按扭控件；添加四个Edit box控件，用于显示数据；添加五个Static text控件，四个显示文字，一个显示图形，将显示图形的Static text的ID设置为ID_PIC。其他所有控件属性保持默认 308按Ctrl+W为控件添加变量。 319为Button1按钮添加响应代码。 3210运行程序，输入左端点和右端点，点击”画图”按钮，结果如图 33注：如果在编译中出现下列错误：fatal error C1010: unexpected end of file while looking for precompiled header directive 进行下列设置：工程-设置- C/C+ 选择precompiled headers 选择第一或第二项：自动选择预补偿页眉,如图34COM接口方法 COM是是component object module的简称，它的简称，它是一种通用的对象接口，任何语言只要按照这是一种通用的对象接口，任何语言只要按照这种接口标准，就可以实现调用它。种接口标准，就可以实现调用它。matlab6.5新新推出来的推出来的combuilder就是把用就是把用matlab编写的程编写的程序做成序做成com组件，供其他语言调用。该方法实组件，供其他语言调用。该方法实现简单，通用性强，而且现简单，通用性强，而且几乎可以使用几乎可以使用Matlab的任何函数的任何函数(注意：不支持脚本文件，脚本文件注意：不支持脚本文件，脚本文件使用时要改为函数文件使用时要改为函数文件)，因此，因此在程序较大、调在程序较大、调用工具箱函数或调用函数较多时推荐使用用工具箱函数或调用函数较多时推荐使用，这，这也是也是Matlab公司公司(Matlab公司就是公司就是Mathworks公司公司)推荐的使用方法。推荐的使用方法。 351:在Matlab编辑器里编辑m函数文件：启动matlab-File-New-M-file 函数内容如图：该函数无输入输出参数，文件保存为huatu.m 36在matlab下建立COM组件，步骤如下： 1、在matlab command window 输入如下命令： comtool 出现com编辑界面，如图 372、新建工程：File-New Project,如图（左） 3、设置组件属性，在“Component name”项中填写组件名称“component”,这时候会自动生成类“component”,在“Class name”项中填写类名称“huatu”,如图（右）38为了便于区分,选中Classes中的component,点击“remove”按钮，将类component移除，再点击Add添加新类huatu,结果如图5。点击OK，接下来出现一个对话框，选择Yes. 394. 添加文件：选中左边工作区的huatu,点击Project-Add File，选择已经编辑好的函数文件huatu.m,如图6。需要注意的是m文件必须是m函数,否则会报错,如果是m脚本文件的话,只需要改为无输入输出参数的m函数即可。 405、生成 com组件:点击Build-COM Object，结果如图 41com组件已经由matlab做好，默认的保存位置为：matlab安装位置workcomponent。 VC中调用COM组件,步骤如下： 1、在VC中建立名为ComHuaTu的基于对话框的MFC(exe)。 2、面板上添加一个名为“画图”的button按钮，如图 423、将component_idl.h 和component_idl_i.c文件拷贝到VC建立的工程ComHuaTu目录下。两文件默认目录为workcomponentsrc 4、将上面两文件加入工程：工程-添加工程-Files，选择刚刚拷到目录下的component_idl.h 和component_idl_i.c文件。 5、将目录/extern/include/下的mwcomtypes.h拷贝到工程ComHuaTu目录下，并加入到工程中，方法同上。 6、为程序添加头文件component_idl.h 、component_idl_i.c和mwcomtypes.h，结果如图 437、按钮画图函数添加代码 函数代码的意义涉及到COM，正在写VC调用COM组件所涉及到的有关COM方面的知识。 8、设置预编译头文件：工程-设置(快捷键Alt+F7)，选择C/C+项precomplied Headers，设置如图 449、编译、连接、运行，结果如图 45可以看出利用VC调用com组件的方式来调用matlab比较简单，而且几乎支持matlab所有的函数，在m文件较大、用matcom、调用math library或使用mcc方式无法实现的时候，推荐使用。需要说明的是，以上程序拷到另一台机器上是无法直接运行的，因为COM组件没有新机器上注册，如果要在另一台机器上使用的话，还需要打包安装COM组件 COM组件方式的评述46E N D47