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一、前言 Matlab是由Mathworks公 司推出的一种应用软件,最早用于线性代数的教学,由于其丰富的矩阵运算,强大的扩展能力和可靠性,已经被广泛用于信号处理,系统辨识,仿真,多变量控制, 最优控制,模糊控制,数学工具,神经网络,它的工具箱内容涉及信号处理,自动控制,图像处理,经济,数学,化学等不同领域。同时,MathWorks公司从创立至今始终追踪各领域的最新进展,这无疑是最明智,最富远见的举措。对广大用户来说,无疑提供了成功的机会。对于各种理论方案研究来说,Matlab无疑有它的先天优势,其强大的数据处理能力和丰富的工具箱,使得它的编程极为简单,可以极大地缩短应用程序开发周期,提高编程效率和缩短理论方案研制周期。 总之,对于纯理论方案来说,Matlab语言是优势多多。但由于Matlab是为了方便用户而编制的,采用的是类似Basic一样解释型机制的语言。所以Matlab语言执行效率很低,只有C语言的十分之一,对于对实时性或速度要求较高的场合来说,Matlab就不太适应了。Matlab是一种高级语言,对底层硬件的控制能力很差,所以对于半实物仿真和偏工程化的产品来说,Matlab并不是一个很好的语言。对于发布软件公司来说,也希望发布的是一个可执行应用软件,而不是一个只是Matlab原代码的产品。 所以把Matlab语言转换成可执行文件,具有较强的工程实用价值。Microsoft的Visual C++面世以来就受到了风靡全球,其强大硬件控制能力和系统集成功能使无数程序员对它一见倾心。Matlab在它的5.1 版本后,就逐渐增加了对C的支持,本文就对此问题作一简单探讨,欢迎大家批评指正。 二、Matlab与C语言混合编程方法简介。 Matlab与C语言混合编程有四种方法 A.采用Matlab与C的接口规范来编程。 Matlab与C语言的接口采用称为MEX的动态链接库方式进行。按MEX接口规范编写的C原程序经过编译可生成Matlab动态链接子程序,它十分类似于Matlab的内建函数,可有Matlab直接调用。采用此规范可实现对Matlab原代码的加密。 B.用Matlab引擎来编程 Matlab引擎采用的是客户机/服务器(Client/Server)的计算方式。所谓客户机/服务器计算,就是把应用处理负载分布到客户机和服务器上的工作模式。客户机与服务器即可以存在于同一台计算机,也可以通过网络共享信息。一般情况下,客户机是运行软件的前端PC机,并且知道如何与服务器通讯;服务器于此对应,是接受信息,并采用相应行动的机器。由于客户机于服务器共同承担处理负载,可使系统性能得到极大提高。在一个实际应用中,可用VC活其它C,C++语言作为前端客户机,它向Matlab引擎发送命令和数据信息,可从Matlab引擎获得计算结果。 C. 用Matlab下的.m文件转化为VC可调用动态链接库(DLL)。 下面详述 D.直接用C编程,通过对Matlab的数学库函数的调用实现Matlab语言的一般功能。 下面详述 由于采用方法A和方法B都脱离不了Matlab 运行环境,这里不作详细介绍,下文主要介绍方法C和方法D。 三、 如何把Matlab下的.m文件转化为VC 可调用的动态链接库 3.1VC下的DLL简介 在软件的开发过程中,DLL已成为常见的编程单元。DLL虽然是可执行文件,但它不能独立运行,只能被其它应用程序调用。在VC6.0中,MFC支持三种新式DLL a.通常形式的静态DLL b.通常形式的动态MFC的DLL c.扩展DLL(动态链接MFC) 本文采用通常形式的静态DLL开发和使用DLL应注意以下几点。 a.DLL头文件(.H)DLL头文件是指DLL中说明输出的类和符号(Symbols),如函数原型和数据结构的.H文件。一方面,它是类和符号原型说明文件,另一方面,当在其它应用程序中调用DLL时,要将该文件包含应用程序中的源文件中。 b.DLL的引入库文件(.LIB)引入库文件是DLL在编译,链接成功后的生成的文件。它的主要作用是:当其它应用程序编译调用DLL时,要将该文件引入应用程序。 c.DLL文件(.DLL)DLL是应用程序调用DLL运行时,真正可执行的代码文件。 在开发一个DLL 应用程序时,要用到这三个文件。 3.2 Matlab下的Mcc简介 MCC同样是Mathworks公司出品的一种应用软件。可在/matlab/bin 下找到它,它的作用是把.m文件转换成C/C++文件器。Mcc(版本2.0)用法格式是Mcc [ -选项] fun [fun2 …],如果指定的fun是.m文件,则每个文件都会被转换成C/C++文件,如指定fun的是.c文件,这些c和相关的c文件将被传递给mex和mbuild 程序编译。Mcc的用法很复杂,具体使用可参见MCC2.0 Online Help. 3.3用.m文件创建一个VC可调用的DLL文件示例 3.31编辑一个子调用的.m文件 基于说明问题起见,用Matlab的edit编了一个简单的myfunc.m文件, 程序如下图所示:
fuction y=myfunct(x,b)定义一子调用,程序中 其中x为输入变量,b为控制选项,b=1时以角度值输入,b=其它时, 以弧度值输入,程序通过插值方法求得x的正弦值返回给y。 3.32Matlab编译前的准备工作。 a. 对Matlab编译环境进行设置 在Matlab环境中运行mex -setup,按屏幕提示要求选择编译器类型,位置等有关信息。如下图所示:
b.在Matlab环境中运行mbuild -setup,设置方法与上面基本相同, 这儿就不详述了,mcc和mbuild的设置结果分别保存在mexopts.bat和compopts.bat文件中。 3.33 用mcc将myfunc.m转换为matlab可调用的DLL 在Matlab环境中运行mcc -t -h -L C -W lib:ppp -T link:lib myfunc.m 下面分别介绍各选项的意义 -t 把M代码转换成目标语言。 -h 把辅助编译器选项打开,打开此选项意味着可以链入除Matlab已有的函数外,还可以链入作者自编的子函数。 -W lib:ppp 表示生成DLL所需的ppp.h ppp.lib ppp.dll -T link:lib 表示编译生成的目标(Target)文件类型为DLL 编译完成后,将生成如下一些文件 ppp.exp ppp.lib myfunc.c ppp.c ppp.exports myfunc.h ppp.dll ppp.h, 其中有用的文件有三个,分别是ppp.h,ppp.lib,ppp.dll, 它们将会被添加到VC程序中去。 3.34 用MFC编译一个VC++6.0可执行文件 1.由于dll不能独立运行,所以要用VC6.0创建一个EXE可执行程序。 在VC6.0中创建一个基于对话框的MFC工程,名为mytest,具体过程参见一般的VC教程。在本例中mytest工程路径为e:\mat2c\mytest 2.对VC编程环境进行设置。选择VC编译器主菜单下Tools->options-> directories,选择Show Directories for列表框,分别把Matlab的包含文件路径(如c:\matlab\ertern\include),库文件(如C:\matlab\extern\lib)路径添加到VC路径中去。 3.把ppp.h,ppp.lib,ppp.dll三个复制到e:\mat2c\mytest目录下,以便Vc调用DLL时能找到这三个文件。 对对话框IDD_MYTEST_DIALOG资源进行编辑,如下图所示
“ 请输入数值“,”输出正弦值“为两个静态文本框,两个Edit为编辑框,分别用来接受输入数值和输出数值。对应的变量为双精度类型的m_din, 和m_dout.。角度“,”弧度“选项表示输入数值单位制,对应的变量为m_select。“计算“按钮则启动计算功能,定义它的ID为ID_ON_ON_CALCULATE,相应的消息处理函数为OnOnCalculate();
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