基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術(shù)

柴西林,姜麗德,馮 凱

(1.西北師范大學(xué)知行學(xué)院，甘肅 蘭州730070；2. 甘肅天鑒建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州730000)

基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術(shù)

柴西林1,姜麗德2,馮 凱1

(1.西北師范大學(xué)知行學(xué)院，甘肅 蘭州730070；2. 甘肅天鑒建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州730000)

主要研究使用MATLAB編譯器實(shí)現(xiàn)MATLAB和VC++混合編程的方法。通過(guò)VC++直接運(yùn)行Mideva編譯好的MATLAB可執(zhí)行文件，或者調(diào)用Mideva編譯好的M文件動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，或者直接使用將M文件由Mideva轉(zhuǎn)換的C++代碼等三種方式之一，均可實(shí)現(xiàn)混合編程。將以上三種方法，通過(guò)一個(gè)基于MFC的對(duì)話框程序?qū)嵗?，較直觀地演示混合編程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

MATLAB；VC++；Mideva編譯器；混合編程

0 引言

MATLAB是當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外十分流行的工程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真軟件[1]。MATLAB具有很強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算和分析能力，尤其是其功能龐大的工具箱可直接應(yīng)用到很多工程領(lǐng)域[2]。它以函數(shù)的形式為用戶(hù)提供不同領(lǐng)域的計(jì)算，通過(guò)調(diào)用需要的函數(shù)并賦予實(shí)際參數(shù)，用戶(hù)就能解決實(shí)際問(wèn)題[3]。而VC++在這方面的應(yīng)用不太成熟，但是VC++具有高效、靈活等特點(diǎn)。在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中，將MATLAB和VC++結(jié)合起來(lái)進(jìn)行混合編程，具有非常重要的意義。但是，M語(yǔ)言是一種解釋性語(yǔ)言，其應(yīng)用場(chǎng)合和執(zhí)行速度都受到了限制；而VC++是一種高效率、能對(duì)硬件進(jìn)行操作的高級(jí)語(yǔ)言。將兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，無(wú)疑給編程者帶來(lái)了福音，使工作效率大大提高，開(kāi)發(fā)周期明顯縮短。

MATLAB與Visual C++的混合編程技術(shù)方法有很多，主要有使用MATLAB引擎、使用ActiveX控件、使用MAT文件共享數(shù)據(jù)、使用Mideva工具、使用C-MEX技術(shù)和使用Matlab其他編譯器等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)混合編程。通常，根據(jù)兩款軟件的特點(diǎn)，在混合編程中核心程序的開(kāi)發(fā)主要由Matlab完成，而VC++可用來(lái)開(kāi)發(fā)交互式很好的GUI且易于與硬件接口。

1 Mideva集成調(diào)試編輯環(huán)境

1.1 Mideva簡(jiǎn)介

Mideva是一種具有比MATLAB更強(qiáng)大的編輯、調(diào)試功能的集成調(diào)試編輯環(huán)境[4]，通過(guò)其內(nèi)核Matcom 能夠?qū)文件轉(zhuǎn)化為C語(yǔ)言的代碼[5]，并通過(guò)Visual C++將其編譯成可執(zhí)行程序或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)[5]。近千個(gè)基本的MATLAB功能函數(shù)包含于Mideva中，在與C++的混合編程中只需做必要的設(shè)置即可，從而不再依賴(lài)MATLAB，實(shí)現(xiàn)了對(duì)MATLAB強(qiáng)大工具箱函數(shù)的調(diào)用。不足之處在于，Matcom對(duì)struct等類(lèi)的支持不足，而且有些繪圖尤其是三維繪圖效果不是很好。因此，涉及三維繪圖以及M文件太大的情況下，不適合使用。

1.2 Mideva集成調(diào)試編輯環(huán)境的配置

在MATLAB環(huán)境中可以由M文件生成exe文件，但此exe文件仍需要MCR才能運(yùn)行，而利用Matcom則可以生成不再需要Matcom環(huán)境支持的exe文件[6-7]。其生成方法相當(dāng)簡(jiǎn)便，直接利用Matcom菜單“File/Compile to exe…”彈出如圖1所示的對(duì)話框，然后選擇所需的M文件，Matcom會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的exe文件。Mideva的此項(xiàng)功能是僅針對(duì)Visual C++開(kāi)發(fā)的，生成dll的方法與生成exe文件的方法類(lèi)似，在此過(guò)程中會(huì)同時(shí)生成相應(yīng)的cpp文件。因此，如果使用Visual C++開(kāi)發(fā)程序，最好直接使用上述過(guò)程中編譯生成的cpp文件，而不要直接使用dll文件。編譯過(guò)后在Mideva下方的輸出欄，如圖1所示，顯示編譯完成。

圖1 編譯為可執(zhí)行程序

值得說(shuō)明的是，Mideva環(huán)境下繪制圖形，還可以設(shè)計(jì)GUI界面程序，與MATLAB的GUIDE相似[8]。Mideva還可以像VC++一樣對(duì)M文件進(jìn)行調(diào)試。

2 Mideva集成調(diào)試編輯環(huán)境的使用

Mideva安裝時(shí)會(huì)提示選取C/C++編輯器，還需要指定MATLAB,以便使編譯文件中的一些系統(tǒng)函數(shù)找到所需路徑。Mideva接口方便，通過(guò)菜單File→Compile to dll可直接實(shí)現(xiàn)M文件到可執(zhí)行文件的轉(zhuǎn)換，同時(shí)會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的C/CPP文件。為了將C/CPP代碼添加到VC++的工程中，必要的設(shè)置主要有以下幾步。

(1)添加頭文件

在“matcom45lib”目錄下，可以找到Mideva提供的函數(shù)頭文件Matlib.h。具體方法是：在菜單“Tools/Options…”中,選擇“Directories”選項(xiàng)卡，然后在“Show Directories for”中選取“Include files”,然后添加目錄“matcom45lib”。如圖2所示。

圖2 添加頭文件

(2)添加庫(kù)文件

在“Show Directories for”中選取“Library files”，然后添加目錄“matcom45lib”。如圖3所示。需要注意的是，不同版本的Mideva文件名可能略有差異，可以修改matlib.h中Matcom_VERSION宏定義。

圖3 添加庫(kù)文件

以VC6.0為例，Mideva同時(shí)提供可供使用的插件，單擊VC6.0菜單“Tools/Customize...”，將會(huì)彈出如圖4所示對(duì)話框，然后選擇“Add-ins and Macro Files”選項(xiàng)卡，單擊瀏覽按鈕，選擇“matcom45/bin/mvcide.dll”，單擊關(guān)閉，則在VC6.0集成環(huán)境中出現(xiàn)Visual Matcom圖標(biāo)，此時(shí)表明MATLAB的編譯工具已與VisualC ++連接，如圖5所示。

圖4 添加Visual Matcom

圖5 在VC下Visual Matcom工具欄

3 使用Mideva實(shí)現(xiàn)混合編程

3.1 混合編程實(shí)現(xiàn)過(guò)程流程圖

運(yùn)用Visual C++調(diào)用MATLAB實(shí)現(xiàn)混合編程，通過(guò)以下三種方式均可實(shí)現(xiàn)：(1)Mideva將M文件編譯為可執(zhí)行文件，VC通過(guò)編程執(zhí)行可執(zhí)行文件實(shí)現(xiàn)混合編程。(2)Mideva將M文件編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，VC在運(yùn)行時(shí)調(diào)用。(3)Mideva將文件轉(zhuǎn)換為C++代碼，VC直接使用轉(zhuǎn)換后的代碼進(jìn)行混合編程。將以上三種方法通過(guò)一個(gè)基于MFC的對(duì)話框程序?qū)嵗?，演示混合編程的?shí)現(xiàn)過(guò)程，如圖6所示。

3.2 基于 MFC的對(duì)話框?qū)嵗绦驅(qū)崿F(xiàn)混合編程的步驟

(1)創(chuàng)建名稱(chēng)為MidevaDemo1.m的M文件。在MATLAB環(huán)境下創(chuàng)建M文件，內(nèi)容為一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦函數(shù)。并將M文件保存在新建的工程目錄下。

圖6 混合編程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程流程圖

(2)在Mideva環(huán)境下將MidevaDemo1.m分別編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和可執(zhí)行文件，在工程目錄下產(chǎn)生相關(guān)的代碼。由于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和可執(zhí)行文件產(chǎn)生的“g_MidevaDemo1.cpp”不同，所以分別新建兩個(gè)工程目錄“DLLWORK”和“EXEWORK”。其他兩個(gè)文件“MidevaDemo1.h”和“MidevaDemo1.cpp”在兩個(gè)工程中內(nèi)容相同。

(3)創(chuàng)建MFC對(duì)話框的工程，工程名稱(chēng)為MCCDemo。設(shè)計(jì)對(duì)話框界面如圖7所示。

圖7 混合編程總界面

(4)在文件“MccDemo1Dlg.cpp”中包含頭文件：

include

(5)向工程添加文件V4501.lib，如圖8所示。

(6)在圖7所示的MFC實(shí)例混合編程運(yùn)行結(jié)果總界面中，單擊“執(zhí)行EXE程序”按鈕，則彈出如圖9所示界面；單擊“調(diào)用DLL代碼”則彈出如圖10所示界面；單擊“執(zhí)行源代碼”則彈出如圖11所示界面。

4 結(jié)論

從上述運(yùn)行結(jié)果可以看出，不同的運(yùn)行方式得到的圖形繪制結(jié)果一致。運(yùn)用VC++通過(guò)編程執(zhí)行exe文件實(shí)現(xiàn)的混合編程，這種方式易于維護(hù)，但應(yīng)用程序耦合比較松散，界面不統(tǒng)一。VC ++調(diào)用MATLAB數(shù)學(xué)庫(kù)和經(jīng)過(guò)編譯的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，具有內(nèi)存需求小、執(zhí)行速度快、可以發(fā)布給沒(méi)有MATLAB的用戶(hù)使用等顯著的優(yōu)點(diǎn)。但也有幾個(gè)缺點(diǎn)：用戶(hù)不能夠在基于MATLAB數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)的應(yīng)用程序中使用MATLAB的 eval()和input()函數(shù)，不能調(diào)用圖形句柄系統(tǒng)的函數(shù)，不能調(diào)用MATLAB工具箱的函數(shù)。本文僅在可行性(feasibility)層面上進(jìn)行了論證，對(duì)于實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究和實(shí)踐。

圖8 向工程添加庫(kù)文件

圖9 運(yùn)行可執(zhí)行文件結(jié)果

圖10 執(zhí)行調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的結(jié)果

圖11 執(zhí)行直接轉(zhuǎn)換后的代碼結(jié)果

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[3] 柴西林,朱國(guó)平,邵照勇.基于不同算法實(shí)現(xiàn)的數(shù)字圖像水印技術(shù)及其抗攻擊性比較[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2012(3)：97-98.

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MATLAB and VC++ mixed programming technology based on mideva compiler

Chai Xilin1, Jiang Lide2,Feng Kai1

(1.Zhixing College, Northwest Normal University，Lanzhou 730070, China;2.Gansu Tianjian Construction Group Co., Ltd.，Lanzhou 730000, China)

This article mainly studies the method of using Mideva compiler to realize the mixed programming between Matlab and VC++. There are three main ways. In first one，the M file is compiled into executable files by the Mideva compiler, and then the executable file is executed by VC++.In second one, VC++ calls dynamic link library in the run，which is compiled from the M file by the Mideva compiler.In third one, Mideva compiler converts the M file into C++ code, then VC++ uses the converted code directly. Through a process of dialog-based MFC application instance, it is intuitive to demonstrate the implementation process of mixed programming for the foregoing three ways.

MABLAB;VC++; mideva compiler;mixed programming

TP311

A

1674-7720(2016)01-0023-04

柴西林，姜麗德，馮凱．基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術(shù) [J] .微型機(jī)與應(yīng)用，2016，35(1)：23-26

2015-09-10)

柴西林(1984-)，通信作者，女，碩士，講師，主要研究方向：信號(hào)處理與智能控制。E-mail:chai.xilin@163.com。

姜麗德(1988-)，女，本科，主要研究方向：自動(dòng)化儀器儀表。

馮凱(1983-)，男，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：電子與信息工程。