VC++与Matlab混合编程之引擎操作详解

Wesley13
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Visual C++是当前主流的应用程序开发环境之一,开发环境强大,开发的程序执行速度快。但在科学计算方面函数库显得不够丰富、读取、显示数据图形不方便。Matlab是一款将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合在一起,包含大量高度集成的函数可供调用,适合科学研究、工程设计等众多学科领域使用的一种简洁、高效的编程工具。不过由于Matlab使用的是解释性语言,大大限制了它的执行速度和应用场合。基于VC和Matlab混合编程是很多熟悉VC++编程而又需要进行科学计算、数据仿真的科研人员常用的一种方式,其中最简单也最直接的方法就是调用Matlab引擎。本文以下部分将详细介绍通过VC++6.0调用Matlab6.5引擎来达到VC++与Matlab数据共享编程的方法。

1. 什么是Matlab引擎

所谓Matlab引擎(engine),是指一组Matlab提供的接口函数,支持C/C++、Fortran等语言,通过这些接口函数,用户可以在其它编程环境中实现对Matlab的控制。可以主要功能有:

★ 打开/关闭一个Matlab对话;

★ 向Matlab环境发送命令字符串;

★ 从Matlab环境中读取数据;

★ 向Matlab环境中写入数据。

与其它各种接口相比,引擎所提供的Matlab功能支持是最全面的。通过引擎方式,应用程序会打开一个新的Matlab进程,可以控制它完成任何计算和绘图操作。对所有的数据结构提供100%的支持。同时,引擎方式打开的Matlab进程会在任务栏显示自己的图标,打开该窗口,可以观察主程序通过engine方式控制Matlab运行的流程,并可在其中输入任何Matlab命令。

实际上,通过引擎方式建立的对话,是将Matlab以ActiveX控件方式启动的。在Matlab初次安装时,会自动执行一次:

matlab /regserver

将自己在系统的控件库中注册。如果因为特殊原因,无法打开Matlab引擎,可以在Dos命令提示符后执行上述命令,重新注册。

2. 配置编译器

要在VC中成功编译Matlab引擎程序,必须包含引擎头文件engine.h并引入Matlab对应的库文件libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib。具体的说,打开一个工程后,做如下设置(以VC6为例):

  1. 通过菜单工程/选项,打开设置属性页,进入Directories页面,在目录下拉列表框中选择Include files,添加路径:"C:\matlab\extern\include"(假定matlab安装在C:\matlab目录)。

  2. 选择Library files,添加路径:C:\matlab\extern\lib\win32\microsoft\msvc60。

  3. 通过菜单工程/设置,打开工程设置属性页,进入Link页面,在Object/library modules编辑框中,添加文件名libmx.lib libmat.lib libeng.lib。

以上步骤1)、2)只需设置一次,而步骤3)对每个工程都要单独设定,对于其它C++编译器如Borland C++ builder,设置大体相同,不再赘述。

3. 引擎API详解

在调用Matlab引擎之前,首先应在相关文件中加入一行:#include "enging.h",该文件包含了引擎API函数的说明和所需数据结构的定义。可以在VC中调用的引擎函数分别如下:

3.1 引擎的打开和关闭

engOpen-打开Matlab engine

函数声明:

Engine *engOpen(const char *startcmd);

参数startcmd是用来启动Matlab引擎的字符串参数,在Windows操作系统中只能为NULL。

函数返回值是一个Engine类型的指针,它是在engine.h中定义的engine数据结构。

EngClose-关闭Matlab 引擎

函数声明:

int engClose(Engine *ep);

参数ep代表要被关闭的引擎指针。

函数返回值为0表示关闭成功,返回1表示发生错误。

例如,通常用来打开/关闭Matlab引擎的代码如下:

Engine *ep; //定义Matlab引擎指针。
if (!(ep=engOpen(NULL))) //测试是否启动Matlab引擎成功。
{
MessageBox("Can't start Matlab engine!" );
exit(1);
}
. …………
engClose(ep); //关闭Matlab引擎。

3.2 向Matlab发送命令字符串

engEvalString-发送命令让Matlab执行。

函数声明:

int engEvalString(Engine *ep, Const char *string);

参数ep为函数engOpen返回的引擎指针,字符串string为要matlab执行的命令。

函数返回值为0表示成功执行,返回1说明执行失败(如命令不能被Matlab正确解释或Matlab引擎已经关闭了)。

3.3 获取Matlab命令窗口的输出

要在VC中获得函数engEvalString发送的命令字符串被Matlab执行后在matlab窗口中的输出,可以调用engOUtputBuffer函数。

函数声明:

int engOutputBuffer(Engine *ep, char *p, int n);

参数ep为Matlab引擎指针,p为用来保存输出结构的缓冲区,n为最大保存的字符个数,通常就是缓冲区p的大小。该函数执行后,接下来的engEvalString函数所引起的命令行输出结果会在缓冲区p中保存。如果要停止保存,只需调用代码:engOutputBuffer(ep, NULL, 0)。

3.4 读写Matlab数据

3.4.1从Matlab引擎工作空间中获取变量。

mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name);

参数ep为打开的Matlab引擎指针,name为以字符串形式指定的数组名。

函数返回值是指向name数组的指针,类型为mxArray*(mxArray数据类型在本文第4节详细简介)。

3.4.2 向Matlab引擎工作空间写入变量。

int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *mp);

参数ep为打开的Matlab引擎指针,mp为指向被写入变量的指针,name为变量写入后在Matlab引擎工作空间中的变量名。
函数返回值为0表示写入变量成功,返回值为1表示发生错误。

3.5 调用引擎时显示/隐藏Matlab主窗口

默认情况下,以engine方式调用Matlab的时候,会打开Matlab主窗口,可在其中随意操作。但有时也会干扰应用程序的运行,可用以下设置是否显示该窗口。

int engSetVisible(Engine *ep, bool value);

参数ep为打开的Matlab引擎指针,value为是否显示的标志,取值true(或1)表示显示Matlab窗口,取值false(或0)表示隐藏Matlab窗口。

函数返回值为0表示设置成功,为1表示有错误发生。

要获得当前Matlab窗口的显示/隐藏情况,可以调用函数:

int engGetVisible(Engine *ep, bool *value);

参数ep为打开的Matlab引擎指针,Value为用来保存显示/隐藏情况的变量(采用指针方式传递)。

函数返回值为0表示获取成功,为1表示有错误发生。

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