摘要：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^直觀地演示混合編程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞： 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。

1Mideva集成調(diào)試編輯環(huán)境

　　11Mideva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2Mideva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。

　　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。

2Mideva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“matcom45\\lib”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“matcom45\\lib”。如圖2所示。

　　（2）添加庫(kù)文件

　　在“Show Directories for”中選取“Library files”，然后添加目錄“matcom45\\lib”。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。

　　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。　　

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菔净旌暇幊痰膶?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。

　　（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，工程名稱為MCCDemo。設(shè)計(jì)對(duì)話框界面如圖7所示。

　　（4）在文件“MccDemo1Dlgcpp”中包含頭文件：

　　include<matlib.h>

　　（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的用戶使用等顯著的優(yōu)點(diǎn)。但也有幾個(gè)缺點(diǎn)：用戶不能夠在基于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。

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