基于ActiveX引擎的VC++與Matlab混合編程及其應(yīng)用

慕 巍，王若亮，李晶娣，邱 亞

（1.西安應(yīng)用光學(xué)研究所 陜西 西安 710065；2.西安飛行自動控制研究所 陜西 西安 710065）

VC++是微軟公司推出的一套面向?qū)ο蟮目梢暬删幊滔到y(tǒng)[1]，是Windows平臺下構(gòu)建32位應(yīng)用程序的強(qiáng)大而又復(fù)雜的開發(fā)工具[2]，但其在科學(xué)計(jì)算方面函數(shù)庫不夠豐富，讀取、顯示數(shù)據(jù)圖形不方便。Matlab是Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫，是由美國MathWorks公司開發(fā)的集數(shù)值分析、符號計(jì)算和圖形可視化三大基本功能于一體，功能強(qiáng)大、操作簡單的語言[3]。它包含大量高度集成的函數(shù)可供調(diào)用，是適合科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)等眾多學(xué)科領(lǐng)域使用的簡潔、高效的編程工具[4]。

為充分發(fā)揮這二者優(yōu)勢，利用Matlab提供的ActiveX引擎，實(shí)現(xiàn)在VC++開發(fā)的應(yīng)用程序中完全控制Matlab，使用戶輕松開發(fā)出高效、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序，為工程實(shí)踐和科研工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

1 Matlab ActiveX引擎

Matlab ActiveX引擎（engine），是指一組Matlab提供的接口函數(shù)[5]，支持C/C++、Fortran等語言，通過這些接口函數(shù)，用戶可以在VB、Delphi、VC++等編程環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對Matlab的控制，將Matlab作為一個操作引擎使用，使其在后臺運(yùn)行。操作Matlab引擎常用的函數(shù)及其功能如表1所示。

表1 Matlab引擎常用的函數(shù)及其功能表Tab.1 Functions of Matlab engine

通過引擎方式，應(yīng)用程序會打開一個新的Matlab進(jìn)程，將Matlab作為一個功能強(qiáng)大的和可編程的數(shù)學(xué)函數(shù)庫，調(diào)用Matlab中大量的數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形處理函數(shù)，通過控制它完成任何計(jì)算和繪圖操作。同時，引擎方式打開的Matlab進(jìn)程會在任務(wù)欄顯示自己的圖標(biāo)，打開該窗口，可以觀察主程序通過引擎方式控制Matlab運(yùn)行的流程，并可在其中輸入任何Matlab命令。

2 ActiveX引擎實(shí)現(xiàn)VC和Matlab混合編程

在VC++編程環(huán)境下利用Matlab ActiveX引擎實(shí)現(xiàn)VC++和Matlab的混合編程，需要對VC++編譯環(huán)境和應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)置，具體步驟如下：

1）通過菜單 Tools/Options，打開Visual C++6.0設(shè)置屬性頁，進(jìn)入Directories選項(xiàng)卡，在Show Directories for下拉列表中選擇 Include Files，添加路徑：E：MATLAB7externinclude（假定Matlab的安裝目錄為E:MATLAB7），如圖1所示。

圖1 VC++編譯環(huán)境設(shè)置步驟1Fig.1 Step 1 of setting VC++compiling environment

2）再通過Show Directories for下拉列表中選擇 Library Files，添加路徑：E：MATLAB7externlibwin32Microsoftmsvc70，如圖2所示。

圖2 VC++編譯環(huán)境設(shè)置步驟2Fig.2 Step 2 of setting VC++compiling environment

3）通過菜單 Projects/Settings，進(jìn)入 Link頁面，在 Object/Library Modules框中，添加庫文件名：libmx.lib，libmat.lib，libeng.lib，如圖3所示。

4）在使用Matlab引擎函數(shù)的程序頭文件中添加如下代碼：

圖3 VC++編譯環(huán)境設(shè)置步驟3Fig.3 Step 3 of setting VC++compiling environment

5）在應(yīng)用程序中添加調(diào)用Matlab引擎的程序代碼：

if（!（ep=engOpen（NULL））） //測試是否啟動 Matlab 引擎成功

以上步驟是對VC與Matlab混合編程的編譯環(huán)境和應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)置，在完成了以上基本步驟后就可以利用Matlab引擎庫函數(shù)engEvalString來調(diào)用Matlab的內(nèi)建函數(shù)了。以上步驟 1）、2）只需設(shè)置一次，而步驟 3）、4）、5）對每個工程都要單獨(dú)設(shè)定。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

對大部分軟件研發(fā)人員來說利用VC++編程方便、高效，但是要顯示數(shù)據(jù)圖形就不那么容易了，這時可利用Matlab ActiveX引擎輔助畫圖做數(shù)據(jù)分析。下面通過一個具體的應(yīng)用實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)VC++與Matlab ActiveX引擎的混合編程。程序的主要功能是在VC++中對數(shù)組x計(jì)算函數(shù)值y＝5sinx，然后調(diào)用Matlab繪制函數(shù)y對x的曲線。

首先，利用VC++6.0的MFC建立一個基于對話框的應(yīng)用程序，如圖4，添加相應(yīng)按扭，并為其添加相應(yīng)的成員函數(shù)。

圖4 ActiveX引擎測試程序界面Fig.4 Interface of ActiveX engine of test program

其次，根據(jù)前面介紹的ActiveX引擎實(shí)現(xiàn)VC++和Matlab混合編程的實(shí)現(xiàn)步驟，為程序設(shè)置相應(yīng)的編譯環(huán)境并添加連接庫函數(shù)。

然后，調(diào)用Matlab的內(nèi)建函數(shù)和命令，主要編寫程序代碼如下：

1）在“啟動引擎”按扭的成員函數(shù)中，添加如下代碼：

if（!（ep=engOpen（NULL））） //測試是否啟動 Matlab 引擎成功

2）在“關(guān)閉引擎”按扭的成員函數(shù)中，添加代碼：

engClose（ep）；//關(guān)閉 Matlab 引擎

3）在“測試”按扭的成員函數(shù)中，添加如下代碼：

//定義 mxArray數(shù)組 xx，yy，為 1行，100列的實(shí)數(shù)數(shù)組

mxArray*xx=mxCreateDoubleMatrix（1，100，mxREAL）；

mxArray*yy=mxCreateDoubleMatrix（1，100，mxREAL）；

memcpy（mxGetPr（xx），x，100*sizeof（double））；//將 x 復(fù)制到mxarray數(shù)組xx中

memcpy（mxGetPr（yy），y，100*sizeof（double））；//將 y 復(fù)制到mxarray數(shù)組yy中

engPutVariable（ep，“xx”，xx）；//將 mxArray 數(shù)組 xx 寫入到Matlab，命名為xx

engPutVariable（ep，“yy”，yy）；//將 mxArray 數(shù)組 yy 寫入到Matlab，命名為yy

engEvalString（ep，“plot（xx，yy）；”）；//向 Matlab 引 擎 發(fā)送畫圖命令

engEvalString（ep，“xlabel（‘x’）；”）；//向圖形窗口添加橫坐標(biāo)標(biāo)注

engEvalString（ep，“ylabel（‘y=5*sin（x）’）；”）；//向圖形窗口添加縱坐標(biāo)標(biāo)注

編譯運(yùn)行，先點(diǎn)擊“啟動引擎”按鈕，Matlab引擎啟動后，再點(diǎn)擊“測試”按鈕，就可以得到如圖5所示的結(jié)果。

該實(shí)例是利用ActiveX引擎實(shí)現(xiàn)VC++與Matlab混合編程的一個簡單應(yīng)用，在實(shí)際的數(shù)值計(jì)算、信號處理、控制系統(tǒng)開發(fā)等工程應(yīng)用中，可以很好的利用基于ActiveX引擎的VC++和Matlab的混合編程技術(shù)，簡化應(yīng)用程序的開發(fā)過程，縮短開發(fā)周期。

圖5 ActiveX引擎測試曲線Fig.5 Test curve of ActiveX engine

4 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了在VC++編譯環(huán)境下利用Matlab提供的ActiveX引擎實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的具體方法，并通過一個具體應(yīng)用實(shí)例介紹了VC++如何利用Matlab ActiveX引擎進(jìn)行輔助畫圖和數(shù)據(jù)分析。

Matlab不但具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算能力，而且為不同領(lǐng)域提供了豐富的工具箱[5]。而VC++在面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序開發(fā)方面功能強(qiáng)大、靈活性好[6]。利用Matlab提供的ActiveX引擎，實(shí)現(xiàn)了VC++和Matlab的混合編程，能夠發(fā)揮各自優(yōu)勢，為用戶提供了一個友好的編程接口，縮短了工程應(yīng)用軟件的開發(fā)周期，同時也提高了程序的運(yùn)行效率。

[1]姚領(lǐng)田.精通MFC程序設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2]謝佩軍，計(jì)時鳴，張利.VC++與MATLAB混合編程的探討[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2006（2）：128-130.XIE Pei-jun，JI Shi-ming，ZHANG Li.Research of combined programming of VC++and MATLAB[J].Computer Applications and Software，2006（2）：128-130.

[3]張靜.MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[4]王沫然.MATLAB 6.0與科學(xué)計(jì)算[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[5]劉志儉.MATLAB應(yīng)用程序接口用戶指南[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[6]彭猛.VC++與MATLAB混合編程的研究 [J].科技咨詢導(dǎo)報，2007（8）：21-21.PENG Meng.Research on hybrid programming of VC++and Matlab[J].Science and Technology Consulting Herald，2007（8）：21-21.