Matlab Add-in 与VC++ 的混合编程技术(2007-8-8 13:50:00)

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基于VC++与Matlab混合编程的图像处理(2007-8-5 10:51:00)

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VC++中使用MATLAB的C++数学库和MCC生成的程序 (2006-12-4 18:47:00)

VC++中使用MATLAB的C++数学库和MCC生成的程序

---- 转载于obase.163.net

 

0、简介

MATLAB5.3的提供了C/C++数学库，其中的C++数学库功能很强，使用它可以用类似MATLAB的语法编写C++程序，十分方便。虽然速度上仍然比手工C/C++程序慢，但是由此换来的高效的开发效率和可靠性往往是值得的。另外mcc命令可以将M文件转化为C或CPP文件，编译后可以脱离MATLAB运行，它们也是使用的C/C++数学库。

不过，MATLAB的数学库在开发时似乎倾向于编译独立的可执行程序，把VC、BC只是作为一个编译和连接的工具，而没有过多地考虑在VC、BC的集成环境下进行开发。这给我们带来了不便。

很多网友问起如何将MCC生成的C++程序嵌入到VC。最近对这个问题做了一下尝试，在这里做一个总结，请大家回去试试。这里只介绍VC的情况，用BC的网友就自己研究研究吧，估计是类似的。

1、设置项目编译选项

首先建立一个新的项目，或者打开一个已有的项目，然后选择菜单：

Project->Settings->C/C++

Category:Preprocessor

Preprocessor definitions:
添加: MSVC,IBMPC,MSWIND

Category: Precompiled Headers

选择: Automatic use of precompiled headers
Through header: stdafx.h

2、调设置项目连接选项

首先要从下面几个函数定义文件(*.def)生成相应的导入库文件(*.lib)

libmmfile.def
libmcc.def
libmatlb.def
libmx.def
libmat.def

它们位于目录c:\matlab\extern\include
用下面命令导出库文件:

lib /def:libmmfile.def /out:libmmfile.lib /machine:ix86
lib /def:libmcc.def /out:libmcc.lib /machine:ix86
lib /def:libmatlb.def /out:libmatlb.lib /machine:ix86
lib /def:libmx.def /out:libmx.lib /machine:ix86
lib /def:libmat.def /out:libmat.lib /machine:ix86

将它们放入你的项目连接选项

Project->Settings->Link

Category:Input

Object/library modules:
添加:libmatpm.lib libmmfile.lib libmcc.lib libmatlb.lib libmx.lib libmat.lib

注1: 中间是空格，不要加逗号
注2: libmatpm.lib是C++ MathLib的库，如果是只用C，就不用连接它了。

Ignore libraries:
添加: msvcrt.lib
注: 仅在Debug版本中需要。原因不明:P

以上的这些lib文件，我已经做好了，打了个包放在这里下载：matlablibs.zip (64K)

3、设置编译环境

Tools->Options->Directories

Include fiels添加:

c:\matlab\extern\include
c:\matlab\extern\include\cpp

Library fiels添加:

c:\matlab\extern\lib
c:\matlab\extern\include

注：下面这个目录是那些lib所在的地方。
如果都挪到上面的目录，这个自然就不要了。

4、编写程序

用MCC命令生成的CPP文件和自己手工编写的CPP文件, 其项目设置是完全相同的,
程序的语法原则上也是一样的. 只是MCC生成的CPP文件有大量"没用"的代码.

(1)添加自己编写的程序模块

用下面文件头:
#include "stdafx.h"
#include "matlab.hpp"
然后, 按照C++ MathLib文档要求的格式书写程序.

(2)嵌入mcc生成的文件

在MATLAB下用下面格式的命令生成cpp文件

mcc -t -L Cpp test

得到test.hpp, test.cpp
将test.cpp加入项目, 不做任何改动.

最后，摁F7编译就可以了。

5、实例

上面罗罗嗦嗦一大堆，肯定让你打哈欠了:P

没关系，其实还是挺简单的，这里有个VC的project，用C++数学库解决了一个幼儿园的算术题，下载回去看看吧，马上就明白了。

MccDemo.zip (68K)

这里先说明一下：

MATLAB程序test.m:

function [sum, prod]=test(x,y)

sum = x+y;
prod = x*y;

用来计算两个数的和与积。注意这是两个返回变量的情况。
另外，x,y当然可以是数组。

用mcc命令生成了test.hpp和test.cpp。

文件demo.cpp:

#include "stdafx.h"
#include "matlab.hpp"
#include "test.hpp"

void mccDemo()
{    CString str;
    mwArray x, y, sum, prod;
    double dx,dy,dsum,dprod;

    x = 5.0;
    y = 10.0;
    sum = test(&prod, x, y);

    dx=x(1,1);
    dy=y(1,1);
    dsum=sum(1,1);
    dprod=prod(1,1);
    str.Format("%f+%f=%f\n%f*%f=%f", dx,dy,dsum,dx,dy,dprod);
   
    AfxMessageBox(str);
}

由于采用了C++数学库，语法很简单。注意数组的赋值、其中数据的存取，这些都要仔细地看手册。

最后是跳出一个消息框，显示计算结果。

改程序启动之后，选择菜单mcc->demo即可。

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VC与Matlab的混合编程！(2006-12-4 18:46:00)

VC与Matlab的混合编程
VC与MATLAB混合编程大致可以分为两类：一类需要MATLAB后台支持的混合编程，一类是不需要MATLAB支持而生成独立运行程序的混合编程。
1．        需要MATLAB后台支持的混合编程
又分为两类：
1．1将原有的C程序写成子函数的形式
        在子函数中加入固定格式的void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs[],int nrhs,const mxArray * prhs[])函数，然后调用MATLAB的mex指令，在mex后输入要编译的c程序名，即可生成在MATLAB环境下直接运行的DLL文件。MATLAB的PDF文档中有详细介绍。
1．2通过外部调用的方式实现
        首先将M文件的文件名加入到一段c程序中，通过MATLAB中的mex批处理文件将该c文件生成exe文件，然后通过VC的外部调用的函数shellexec（）或winexec()实现调用。Mex 批处理的调用格式如下：
Mex –f msvc60engmatopts.bat *.c
上面的方法可能在编译时出错，具体与MATLAB与VC的环境设置有关，可以自己查一查。^_^
2．        利用MIDEVA生成不需要MATLAB后台支持的程序
上面实现了MATLAB与VC的混合编程，但仍需要MATLAB运行环境的支持。当然我们更希望实现能够脱离MATLAB运行环境、能够独立运行的程序，下面讲讲。
MIDEVA是MATHTOOLS公式推出的MATLAB替代产品，是该公司原MATCOM的扩张。在很多方面MIDEVA比MATLAB强大，它最主要的特点是能够将M文件转化为c语言的代码，并可通过VC或BC编译成可执行代码或dll。当然，之所以推出这个工具也是考虑到M程序执行速度慢的原因，毕竟m程序是解释执行的（为什么？自己查一查吧！^_^）
下面是MIDEVA的几种用法：
2．1利用MATCOM生成独立执行的exe文件
MATLAB环境中有M文件生成的可执行程序不能脱离MATLAB 环境的，而利用matcom可生成脱离MATLAB环境而独立运行的程序，其生成方法相当的简单，如果你用的是低版本的MATCOM，也就是命令行形式的那种，文件不大，可能就几兆，（如果谁需要我可以给大家或是自己到INTERNET 上down），那么使用方法你自己可以看看他的帮助（本人没用过）。如果用的是Visual 版的，那么就简单多了：菜单File/compile to exe/即可，编译完成后可在debug目录中找到一个与M 文件同名的exe文件。
2．2利用MATCOM 生成dll
这一功能只针对VC而开发，DLL的生成方法与exe文件的生成方法相同，可以生成针对VB,EXCEL/DELPHI等的动态库文件，使用非常方便。生成dll的过程同样要生成cpp文件，mathtool公司建议用户：如果使用VC开发，最好直接使用MATCOM编译生成cpp文件，而不是直接使用dll文件（原因自己查查吧）。
2．3实现VC环境中直接对m文件进行编译。
进入VC，单击tools菜单－》customize->Add-ins and macro files->browse,选择文件类型为dll，在MATCOM的bin目录中找到MVCIDE.DLL，OK.这样在VC工具兰出现了心的工具，可以直接在VC中编译m文件了。
2．4利用matrixlib在MFC中编程。
与上面的介绍的方法差不多，不过加入的不是MVCIDE.DLL文件，而是v4500v.lib.直接在VC中编程实现自己需要的功能就可以了，不过需要注意的是：程序必须遵循MATCOM 的语法。
说了这么多，不知大家明白没有。（希望大家都明白了，免得我打半天的字白废了力气）

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MATLAB外部程序接口实现方法研究(2006-12-4 18:41:00)

引言

Mat lab是一种以矩阵和阵列为基本编程单元的科学工程计算语言，它提供了功能齐全的数学函数和各种工具箱，在矩阵运算、数值计算、数值信号处理、系统识别、神经网络、图像语音处理等许多方面得到了广泛的应用。Matlab的计算功能非常强大，即使是复杂的计算程序，开发效率也很高，其主要缺点是执行速度比较慢。在解决实际问题时，往往利用matlab实现矩阵运算等计算过程，其他语言工具再通过与matlab的接口调用计算过程，返回结果。这样，就可以将其他语言灵活高效的编程能力和matlab强大的计算能力有机结合起来。

1  Matlab接口的实现方法介绍

其他语言与Matlab接口的实现有多种方法，下面介绍四种常见的方法。

1.1利用文件传递数据

   利用文件传递数据是一种简单、方便的方法。实际使用中，可以使用文本文件、dat文件等文件来传递数据。如果用二进制数据文件传递数据，要注意Matlab与其他语言中二进制数据所占用的字节数以及输入输出所对应得格式要相匹配。

   这种方法可以把M文件编译成可独立执行的EXE文件，这个EXE文件通过读入其他语言中用于传递数据的文件的数据，经过计算后，将结果放到文件中，然后其他语言读出文件中的数据。这样，就可以避免在其他语言中进行复杂的数值计算。

1,2利用ActiveX技术

   ActiveX是由Microsoft制定的一种独立于编程语言的组件集成协议，它不受开发环境的限制。ActiveX空间能够在不同的环境中使用，包括VC、Delphi、c++ builder等。可以利用自动化服务器和自动化控制器技术，实现matlab和其他语言的接口。

1.3利用Mideva平台

Mideva是Mathtools公司推出的一种matlab编译开发软件平台，是一个强大而完备的M文件解释和开发环境，它通过应用Matcom和实时编译技术而达到快捷的速度。该软件平台有为Borland c++、Visual basic和Delphi等编程语言开发的不同版本。Mediva具有编译转换功能，能够将matlab函数或编写的matlab程序转换为c++形式的DLL，然后在Delphi中调用动态库函数，这样就可能实现对matlab各种工具箱的调用。同时，Mediva提供了上千个基本功能函数，包括基本操作、命令等，通过必要的设置，就可以直接实现与其他语言的混合编程，而不必依赖matlab环境，前提是必须要有两个动态链接库mdv4300.dll和ago4300.dll。

1.4利用com组件技术

com是component object module的简称，它是一种通用的对象接口，任何语言只要按照这种接口标准，就可以实现调用。Matlab6.5新推出的com builder就是把matlab下的程序做成com组件，供其他语言调用。

matlab com builder在编译生成com组件的时候需要借助于外部的编译器。因为并不是所有的编译器都能生成和microsoft相兼容的com组件。com builder目前支持下列编译器：Borland c++ builder，Microsoft Visual Studio 6.0, Microsoft Visual Studio .net等。设置matlab com builder所使用的外部编译器，可以通过在matlab的commandwindow中输入命令MBuilder-setup来实现编译器的设置，具体步骤只要按照matlab提示进行即可。

2  matlab的com builder 使用方法

我们先将一个图片放入c盘下，命名为1.jpg，再准备一个测试文件test.m,如下：

%读入并且显示图片

function rs_jpg

I=imread(‘c:.jpg);

Imshow(I);

然后，在matlab的workspace下输入comtool，就可以启动matlab com builder环境。点击工具栏上的File菜单下的new project新建一个工程，在component name栏里填上comtest，将classes栏里自动生成的comtest类删除，class name里填上一个testclass。compile code in选c或c++都可以，不过因为c性能较好，推荐选择c。如果使用matlab里的图形库，需要在compiler options中选中Use Handle Graphics Library，我们使用了图形功能，故选中该项。选中Build debug version会生成调试版本的com组件，在调试的时候，调试版本的com组件如果真有错误发生，就会有相应得错误提示信息，可以方便地定位错误发生的地方。选中Show ……可以在编译生成com组件的时候输出详细的过程信息。在工程创建制后，仍然可以通过菜单Project->setting…打开此窗口进行修改。

Matlab下可以给com组件中的类添加方法。具体操作如下：

使用菜单Project->Add File或者点击按钮Add File添加已经存在的m函数文件就可以了。在这里，我们点击Project->Add files，将test.m添加如工程。方法(函数)添加完后，就可以使用菜单Builde->Com Object或者按钮build进行编译。编译完后就会在matlab工作目录下的comtest目录下生成两个文件夹：一个是srv，里面存放一些中间文件；另一个是distrib，里面就是动态链接库形式的com组件文件等。在这里，编译后distrib\文件夹下生成一个comtest_1_0.dll，这就是做好的com组件。

3 调用com组件的方法

3.1 vb下实现调用

   打开或者新建一个vb工程，点击project->reference,在弹出的窗口中找到comtest 1.0 Type Library，将左边的复选框选中，点击ok，此时便将此com组件添加到工程里了。

   示意调用代码如下：

   Dim testclass As testclass

   Set testclass1=New testclass

   Call testclass1.rs_jpg

3.2 c#.net下实现调用

   打开或者新建一个c#项目(这里采用vs.net)，选中右边的解决方案资源管理器中的引用，点鼠标右键，选添加引用，在弹出窗口中选com，然后也找到comtest_1_0.dll，选择并确定即可。

   示意调用代码如下：

   omtest.testclasstestclass1=newcomtest.testclass();

testclass1.rs_jpg();

3.3 vc下实现调用

   点击vc下的tools->ole/com objectviewer打开oleviewer工具，在oleviewer工具的右边选择type libraries，找到comtest 1.0 type library，选中并且右键，选择view，点save按钮，分别保存为comtest_1_0.h和comtest_1_0.c(也可以存为comtest_1_0.idl接口文件)，我们就可以根据这两个文件实现对comtest_1_0.dll调用。

新建或打开一个vc工程，将comtest_1_0.h和comtest_1_0.c加入工程，并复制一个comtest_1_0.dll到工程目录下，由于comtest_1_0.dll还要用到mwcomutil.dll，所以将<matlabroot>

/extern/include/下的mwcomutil.h和mwcomtypes.h也加入工程中。

示意调用代码如下：

#import “mwcomutil.dll”

#import “comtest_1_0.dll”

#include “mwcomutil.h”

#include “comtest_1_0.h”

//初始化调用com

if (FAILED(CoInitialize(NULL)))

  {

    AfxMessageBox(“unable to

initialize COM”)

}

testclass *testclass1=NULL;

HRESULT hr=CoCreateInstance(CLSID_testclass,    NULL,CLSCTX_ALL,IID_ testclass,(void**)&st);

if (SUCCEEDED(hr))

  {

    st->rs_jpg();

    AfxMessageBox(“succeed”);

    st->release();

}

else

  {

   AfxMessageBox(“unsucceed”);

}

3.4 delphi下实现调用

   点击delphi的project->import type library…,出现图形窗口，找到testclass 1.0 type library,然后点击”install…”按钮，就在testclass控件页上安装了testclass控件。

   打开或建立一个工程，在form上放一个testclass控件和一个按钮控件，然后在按钮相应事件中添加如下代码:

   Procedure TForm1.Button1Click(Sender：TObject);

   Begin

     Testclass1.rs_jpg;

   End;

4 打包

  在matlab下的workspace里输入comtool，选择菜单flile->open project打开我们建好的工程文件comtest.cbl，再选择菜单component->package component就实现了打包。此时，可以在comtest\distrib文件夹里看，生成的comtest.exe就是打包后的解压程序，双击就会解压出一些文件，再点击解压出来的install.bat就可以实现安装。

5 结束语

通过应用编程接口，可以把其他高级语言灵活多变的编程能力和matlab的强大计算能力结合起来。matlab的com builder工具可以方便地把matlab程序做成com组件，为系统开发人员提供了简单、易用地应用程序接口。和其他接口方法相比，将matlab程序做成com组件，使其他语言工具和matlab的混合编程更加简单。

参考文献

[1]韩守红等.Delphi与Matlab接口的实现方法研究.微计算机信息.2001

[2]胡劲松等.基于COM的MATLAB与Delphi混合编程研究.计算机应用研究.2005

 

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