MATLAB與VC++混合編程的研究及應用

摘要：介紹了三種實用易行的MATLAB與VC++混合編程方式，即利用MATLAB的MCC編譯器，使用MATCOM軟件轉(zhuǎn)化M文件，使用MATLAB的COM Builder工具制作COM組件。針對具體程序分別應用三種方法來實現(xiàn)，對每種方法介紹了詳細步驟。對三種方法進行了分析比較，總結(jié)了各自的優(yōu)缺點，實現(xiàn)了MATLAB出色的圖形處理功能和數(shù)值計算能力與VC++強大編程能力的結(jié)合。

關(guān)鍵詞：MATLAB；VC++；混合編程

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）10-2353-03

MATLAB是適合多學科，多種工作平臺的功能強大的大型數(shù)值計算和系統(tǒng)分析軟件。MATLAB將數(shù)值分析、矩陣計算、信號處理和圖形顯示相結(jié)合，包含了大量高度集成的函數(shù)，為科學研究、工程設計及眾多學科領(lǐng)域提供了一種簡潔、高效的編程工具，在數(shù)值分析、科學計算、算法開發(fā)、建模和仿真等方面具有獨特優(yōu)勢[1]。但是MATLAB使用的是解釋性語言，限制了自身的執(zhí)行速度；程序的執(zhí)行限制與MATLAB自身的運行環(huán)境，不利于應用程序的開發(fā)；GUI功能較差。

VC++是強大的windows應用程序開發(fā)工具，它提供了高度集成的工具集和可視化集成的編程環(huán)境，包括了Microsoft的代碼優(yōu)化技術(shù)，極大提高了應用程序的設計效率，還提供了復雜的資源編輯器，擁有強大的GUI功能[2]。

因此，實現(xiàn)MATLAB與VC++等可視化程序設計語言的混合編程，提高程序的執(zhí)行速度，美化應用程序界面，脫離MATLAB環(huán)境，發(fā)布獨立的應用程序，同時利用MATLAB在數(shù)值分析、矩陣計算、信號處理和圖形顯示等方面的強大功能，具有重要的意義。

1 MATLAB與VC++混合編程方法

MATLAB與VC++有多種接口方法，但是一些常見方法難以實現(xiàn)，執(zhí)行效率低，如MATLAB Engine、直接調(diào)用MATLAB的C/C++數(shù)學函數(shù)庫等。該文介紹三種只要在VC++平臺下調(diào)用，不需要編寫大量語句，更加適用于實際應用和軟件開發(fā)的接口方法：利用MATLAB自帶編譯器MCC；使用MATCOM軟件轉(zhuǎn)換M文件；以及利用COM Builder工具制作COM組件。

1.1 利用MATLAB自帶編譯器MCC

MCC是MATLAB自帶的優(yōu)化編譯器，作用是將m文件轉(zhuǎn)化成C/C++代碼，通過MCC，可以將MATLAB數(shù)學庫、圖形庫和界面的MATLAB程序轉(zhuǎn)化為DLL動態(tài)鏈接庫、C/C++文件、EXE應用程序等一系列文件。MCC實現(xiàn)MATLAB與VC++混合編程的步驟為[3-4]。

1.2使用MATCOM轉(zhuǎn)換M文件

MATCOM是Mathworks公司推出的由MATLAB到C++的編譯開發(fā)軟件平臺。MATCOM可以把M文件翻譯成C++源文件，并編譯為脫離MATLAB環(huán)境可獨立運行的程序。它的編譯環(huán)境為MIDEVA。通過MATCOM鏈接MATLAB的M文件有以下三種方式：

1）將M文件直接轉(zhuǎn)換為C/C++，然后添加至MSVC工程中；

2）利用MATCOM生成獨立執(zhí)行的EXE文件，但由于VC和MATLAB之間不能交互，通用性差，僅適用于在VC中調(diào)用MATLAB實現(xiàn)圖形顯示。

3）實現(xiàn)在Visual C++6.0環(huán)境中直接對M文件進行編譯，這種方法通過使用Visual MATCOM工具條，在脫離了MATLAB環(huán)境條件下，實現(xiàn)了VC++對M文件的調(diào)用，大大方便了應用程序的開發(fā)。

本文采用第三種—利用MATCOM直接在VC++中對M文件進行編譯的方式，實現(xiàn)上述繪制正弦函數(shù)圖形的程序[5]。

1）安裝MATCOM4.5，然后在VC++中設置MATCOM的調(diào)用環(huán)境，并生成一個Visual MATCOM工具條。

編譯執(zhí)行后，可通過點擊對話框上的按鈕，利用COM組件的方法，進行正弦圖像的繪制，完成MATLAB與VC++的混合編程。

2 結(jié)束語

通過上述三種方法的分析和實例應用，可以發(fā)現(xiàn)上述三種方式都不需要在VC++平臺下編寫大量語句，將程序的處理部分，全部用M文件完成，VC++中只需要簡單的調(diào)用即可，相對于其他的混合編程方法，如通過MATLAB Engine、直接調(diào)用MATLAB的C/C++數(shù)學函數(shù)庫等執(zhí)行效率低、需要用戶在VC++下大量編寫代碼的方式，有著顯著的優(yōu)點，更加適用于實際應用和軟件開發(fā)。這三種MATLAB與VC++的混合編程方法又有各自的特點：

1）利用MATLAB自帶編譯器MCC，將M文件轉(zhuǎn)換成C/C++文件，除了上述優(yōu)點外仍有很多限制，如：不能轉(zhuǎn)換腳本M文件，只能轉(zhuǎn)換M函數(shù)；不能使用MATLAB對象；不能用input或者eval操作MATLAB空間變量；不能動態(tài)地命名變量，然后用load或者save命令來操作；不能處理具有嵌套調(diào)用其他M文件的M文件；不能使用MATLAB內(nèi)聯(lián)函數(shù)等。

2）使用MATCOM轉(zhuǎn)換M文件，相比其它兩種方法，它具有轉(zhuǎn)換過程簡單，容易實現(xiàn)；不僅可以轉(zhuǎn)換獨立的腳本文件，也可以轉(zhuǎn)換嵌套腳本文件；設置環(huán)境后，可以使用Matlab的部分工具箱函數(shù)等優(yōu)點。但是，它仍舊存在以下不足：第一，需要安裝MATCOM， 為程序的開發(fā)增加了依賴性；第二， 對struct等類的支持有缺陷，對class數(shù)據(jù)類型、部分繪圖語句無法實現(xiàn)或得不到準確圖象，尤其是三維圖象； 第三，利用MATCOM方式，在VC++編譯過程中，程序很可能會發(fā)生不正常運行。

3）利用COM Builder工具制作COM組件，這種方法增強了對圖形的支持和程序的通用性，具有較高的運行效率，但是不支持腳本文件。因此在程序較大、調(diào)用工具箱函數(shù)或調(diào)用函數(shù)較多時推薦使用。

MATLAB與VC++的混合編程技術(shù)，既充分滿足了對數(shù)值分析、矩陣運算和圖形顯示的要求，又降低了軟件開發(fā)的難度，提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速率。但根據(jù)使用情況的不同，應選擇不同的混合編程方法。

參考文獻：

[1] Duane，Bruce.精通MATLAB7[M]. 朱仁峰，譯.北京：清華大學出版社，2010.

[2] 魏朗，陳濤.Visual C++程序設計攻略教程[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[3] 蘇金明，劉宏，劉波.MATLAB高級編程[M]. 北京：電子工業(yè)出版社：2005，215-228.

[4] Math Works. Matlab complier userguide：version2[M].New Mexico：MathWorks，1998.

[5] 牟彧清，王汝霖，李國新.MATLAB 與VC 接口技術(shù)的研究[J].微計算機信息，2006，22（7-3）：275-277.

[6] 王曉春，曹鳴，羅永新.基于COM 的VC 與Matlab的混合編程技術(shù)[J].自動化技術(shù)，2004（19）：16-18.