引用：http://www./detail.asp?hw_id=2630

一、前言

Matlab是由Mathworks公司推出的一種應(yīng)用軟件,，最早用于線性代數(shù)的教學(xué),，由于其豐富的矩陣運算,，強大的擴(kuò)展能力和可靠性,，已經(jīng)被廣泛用于信號處理,，系統(tǒng)辨識，仿真,，多變量控制,，最優(yōu)控制，模糊控制,，數(shù)學(xué)工具,，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它的工具箱內(nèi)容涉及信號處理,，自動控制，圖像處理,，經(jīng)濟(jì),，數(shù)學(xué)，化學(xué)等不同領(lǐng)域,。同時,，MathWorks公司從創(chuàng)立至今始終追蹤各領(lǐng)域的最新進(jìn)展，這無疑是最明智,，最富遠(yuǎn)見的舉措,。對廣大用戶來說，無疑提供了成功的機會,。對于各種理論方案研究來說,，Matlab無疑有它的先天優(yōu)勢,，其強大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的工具箱,，使得它的編程極為簡單,，可以極大地縮短應(yīng)用程序開發(fā)周期，提高編程效率和縮短理論方案研制周期,。

總之,，對于純理論方案來說，Matlab語言是優(yōu)勢多多,。但由于Matlab是為了方便用戶而編制的,，采用的是類似Basic一樣解釋型機制的語言。所以Matlab語言執(zhí)行效率很低,，只有C語言的十分之一,，對于對實時性或速度要求較高的場合來說，Matlab就不太適應(yīng)了,。Matlab是一種高級語言,，對底層硬件的控制能力很差，所以對于半實物仿真和偏工程化的產(chǎn)品來說,，Matlab并不是一個很好的語言,。對于發(fā)布軟件公司來說，也希望發(fā)布的是一個可執(zhí)行應(yīng)用軟件,，而不是一個只是Matlab原代碼的產(chǎn)品,。

所以把Matlab語言轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行文件，具有較強的工程實用價值,。Microsoft的Visual C++面世以來就受到了風(fēng)靡全球,，其強大硬件控制能力和系統(tǒng)集成功能使無數(shù)程序員對它一見傾心。Matlab在它的5.1 版本后,，就逐漸增加了對C的支持,，本文就對此問題作一簡單探討，歡迎大家批評指正,。

二,、Matlab與C語言混合編程方法簡介。

Matlab與C語言混合編程有四種方法

A.采用Matlab與C的接口規(guī)范來編程,。

Matlab與C語言的接口采用稱為MEX的動態(tài)鏈接庫方式進(jìn)行,。按MEX接口規(guī)范編寫的C原程序經(jīng)過編譯可生成Matlab動態(tài)鏈接子程序，它十分類似于Matlab的內(nèi)建函數(shù),，可有Matlab直接調(diào)用,。采用此規(guī)范可實現(xiàn)對Matlab原代碼的加密,。

B.用Matlab引擎來編程

Matlab引擎采用的是客戶機/服務(wù)器（Client/Server）的計算方式,。所謂客戶機/服務(wù)器計算，就是把應(yīng)用處理負(fù)載分布到客戶機和服務(wù)器上的工作模式,?？蛻魴C與服務(wù)器即可以存在于同一臺計算機,，也可以通過網(wǎng)絡(luò)共享信息。一般情況下,，客戶機是運行軟件的前端PC機,，并且知道如何與服務(wù)器通訊；服務(wù)器于此對應(yīng),，是接受信息,，并采用相應(yīng)行動的機器。由于客戶機于服務(wù)器共同承擔(dān)處理負(fù)載,，可使系統(tǒng)性能得到極大提高,。在一個實際應(yīng)用中，可用VC活其它C,C++語言作為前端客戶機,，它向Matlab引擎發(fā)送命令和數(shù)據(jù)信息,，可從Matlab引擎獲得計算結(jié)果。

C. 用Matlab下的.m文件轉(zhuǎn)化為VC可調(diào)用動態(tài)鏈接庫（DLL）,。

下面詳述

D.直接用C編程,，通過對Matlab的數(shù)學(xué)庫函數(shù)的調(diào)用實現(xiàn)Matlab語言的一般功能。

下面詳述

由于采用方法A和方法B都脫離不了Matlab 運行環(huán)境,，這里不作詳細(xì)介紹,，下文主要介紹方法C和方法D。

三,、 如何把Matlab下的.m文件轉(zhuǎn)化為VC 可調(diào)用的動態(tài)鏈接庫

3.1VC下的DLL簡介

在軟件的開發(fā)過程中,，DLL已成為常見的編程單元。DLL雖然是可執(zhí)行文件,，但它不能獨立運行,，只能被其它應(yīng)用程序調(diào)用。在VC6.0中,，MFC支持三種新式DLL  

    a.通常形式的靜態(tài)DLL

b.通常形式的動態(tài)MFC的DLL

c.擴(kuò)展DLL（動態(tài)鏈接MFC）

本文采用通常形式的靜態(tài)DLL開發(fā)和使用DLL應(yīng)注意以下幾點,。

a.DLL頭文件（.H）DLL頭文件是指DLL中說明輸出的類和符號（Symbols），如函數(shù)原型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的.H文件,。一方面,，它是類和符號原型說明文件，另一方面,，當(dāng)在其它應(yīng)用程序中調(diào)用DLL時,，要將該文件包含應(yīng)用程序中的源文件中。

b.DLL的引入庫文件（.LIB）引入庫文件是DLL在編譯,，鏈接成功后的生成的文件,。它的主要作用是：當(dāng)其它應(yīng)用程序編譯調(diào)用DLL時，要將該文件引入應(yīng)用程序。

  c.DLL文件（.DLL）DLL是應(yīng)用程序調(diào)用DLL運行時,，真正可執(zhí)行的代碼文件,。

    在開發(fā)一個DLL 應(yīng)用程序時，要用到這三個文件,。

    3.2 Matlab下的Mcc簡介

MCC同樣是Mathworks公司出品的一種應(yīng)用軟件,。可在/matlab/bin

下找到它,，它的作用是把.m文件轉(zhuǎn)換成C/C++文件器,。Mcc（版本2.0）用法格式是Mcc [ -選項 ] fun [fun2 …]，如果指定的fun是.m文件,，則每個文件都會被轉(zhuǎn)換成C/C++文件,，如指定fun的是.c文件，這些c和相關(guān)的c文件將被傳遞給mex和mbuild 程序編譯,。Mcc的用法很復(fù)雜,，具體使用可參見MCC2.0 Online Help.

    3.3用.m文件創(chuàng)建一個VC可調(diào)用的DLL文件示例

3.31編輯一個子調(diào)用的.m文件

基于說明問題起見，用Matlab的edit編了一個簡單的myfunc.m文件,，

程序如下圖所示：

fuction y=myfunct(x,b)定義一子調(diào)用,程序中

其中x為輸入變量,，b為控制選項，b＝1時以角度值輸入,，b＝其它時,，

以弧度值輸入，程序通過插值方法求得x的正弦值返回給y,。

3.32Matlab編譯前的準(zhǔn)備工作,。

a.     對Matlab編譯環(huán)境進(jìn)行設(shè)置

在Matlab環(huán)境中運行mex －setup，按屏幕提示要求選擇編譯器類型,，位置等有關(guān)信息,。如下圖所示：

b.在Matlab環(huán)境中運行mbuild －setup，設(shè)置方法與上面基本相同,，

這兒就不詳述了,，mcc和mbuild的設(shè)置結(jié)果分別保存在mexopts.bat和compopts.bat文件中。

3.33 用mcc將myfunc.m轉(zhuǎn)換為matlab可調(diào)用的DLL

在Matlab環(huán)境中運行mcc -t -h -L C -W lib:ppp -T link:lib myfunc.m

下面分別介紹各選項的意義

－t 把M代碼轉(zhuǎn)換成目標(biāo)語言,。

－h 把輔助編譯器選項打開,，打開此選項意味著可以鏈入除Matlab已有的函數(shù)外，還可以鏈入作者自編的子函數(shù),。

－W lib:ppp 表示生成DLL所需的ppp.h ppp.lib ppp.dll

－T link:lib  表示編譯生成的目標(biāo)（Target）文件類型為DLL

編譯完成后,，將生成如下一些文件

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個，分別是ppp.h,ppp.lib,ppp.dll,，

它們將會被添加到VC程序中去,。

3.34 用MFC編譯一個VC++6.0可執(zhí)行文件

   1.由于dll不能獨立運行,，所以要用VC6.0創(chuàng)建一個EXE可執(zhí)行程序。

在VC6.0中創(chuàng)建一個基于對話框的MFC工程,，名為mytest，具體過程參見一般的VC教程,。在本例中mytest工程路徑為e:\mat2c\mytest

2.對VC編程環(huán)境進(jìn)行設(shè)置,。選擇VC編譯器主菜單下Tools->options->

directories,選擇Show Directories for列表框，分別把Matlab的包含文件路徑（如c:\matlab\ertern\include）,，庫文件（如C:\matlab\extern\lib）路徑添加到VC路徑中去,。

3.把ppp.h，ppp.lib,，ppp.dll三個復(fù)制到e:\mat2c\mytest目錄下,，以便Vc調(diào)用DLL時能找到這三個文件。

對對話框IDD_MYTEST_DIALOG資源進(jìn)行編輯,，如下圖所示           

“ 請輸入數(shù)值“,，”輸出正弦值“為兩個靜態(tài)文本框，兩個Edit為編輯框,，分別用來接受輸入數(shù)值和輸出數(shù)值,。對應(yīng)的變量為雙精度類型的m_din, 和m_dout.。角度“,，”弧度“選項表示輸入數(shù)值單位制,對應(yīng)的變量為m_select,。“計算“按鈕則啟動計算功能，定義它的ID為ID_ON_ON_CALCULATE,，相應(yīng)的消息處理函數(shù)為OnOnCalculate（）,；

要使VC能調(diào)用DLL,還必須對VC進(jìn)行以下操作。

（1）引入頭文件和庫文件

在mytestdlg.cpp的頭部加入一行：#include “ppp.h”在project>settings->link下的object/libray modules下加入ppp.lib libmx.lib libmat.lib libmatlb.lib libmmfile.lib 目的是讓VC能調(diào)用ppp.dll,，引入libmx.lib libmat.lib libmatlb.lib 和libmmfile.lib的

目的是讓VC能調(diào)用matlab的數(shù)學(xué)庫函數(shù)和一些功能性函數(shù)編譯VC與matlab的代碼接口,，和作者直接用C寫的一些代碼。

（2）對ppp.h做一點改動,。

在#include “matlab.h”語句之后,，加入－行extern “C”｛，在最后一行#endif之前加入一行｝,。改動后的ppp.h文件內(nèi)容如下:

#ifndef MLF_V2

#define MLF_V2 1

#endif

#ifndef __ppp_h

#define __ppp_h 1

#include "matlab.h"

extern "C" {

extern mxArray * mlfMyfunc(mxArray * x, mxArray * b);

extern void mlxMyfunc(int nlhs, mxArray * plhs[], int nrhs, mxArray * prhs[]);

extern void pppInitialize(void);

extern void pppTerminate(void);

}

#endif,。

（3）對VC與Matlab接口進(jìn)行編程

對“計算”按鈕消息處理函數(shù)編程如下

void CMytestDlg::OnOnCalculate()

{

    // TODO: Add your control notification handler code here

    UpdateData(TRUE);

    pppInitialize();

    static double a[1] = { 0.0 };

    static double b[1]=  { 0.0 };

    a[0]=m_din;

    b[0]=m_select+1;

     mxArray * A = mclGetUninitializedArray();

    mxArray * B = mclGetUninitializedArray();

    mxArray * C = mclGetUninitializedArray();

    mlfAssign(&A, mlfDoubleMatrix(1, 1, a, NULL));

    mlfAssign(&B, mlfDoubleMatrix(1, 1, b, NULL));

    mlfAssign(&C, mlfMyfunc(A, B));

    double * md=mxGetPr(C);

    m_dout=md[0];

  mxDestroyArray(A);

    mxDestroyArray(B);

    mxDestroyArray(C);

    pppTerminate();

    UpdateData(FALSE);

}

為了使讀者有一個更深入的了解。對以上關(guān)鍵性代碼加以說明,。UpdateData(TRUE)表示從屏幕接收數(shù)據(jù),，a[0]=m_din;表示a[0]存放m_din,即輸入的待計算數(shù)值， b[0]=m_select+1;表示 b[0] “角度“,，”弧度“的選擇值,。

由于Matlab的計算基本單位是矩陣，而VC支持的基本數(shù)據(jù)類型是int,double等，所以要編寫Matlab與vc之間的接口代碼,。如本例中C=myfunc(A,B)的函數(shù),，它編譯成動態(tài)鏈接庫后C形式代碼為mlfAssign(&C, mlfMyfunc(A, B))。

要使Vc能調(diào)用它,，必須首先創(chuàng)建三個mxArray *型指針變量 mxArray * A,  mxArray * B, mxArray  *C指向A,B,C矩陣（mxArray * A = mclGetUninitializedArray(); mxArray *B= ……）,，由于A,B是輸入變量，故使用 mlfAssign(&A, mlfDoubleMatrix(1, 1, a, NULL)),，mlfAssign(&B, mlfDoubleMatrix(1, 1, b, NULL))語句使得A,B矩陣中的元素與 double a[1],，static double b[1]內(nèi)容保持相同。

再使用mlfAssign(&C, mlfMyfunc(A, B))語句調(diào)用ppp.dll中的mlfMyfunc函數(shù)計算并返回結(jié)果到C中.

double * md=mxGetPr(C)語句作用是取得返回doulbe *指針,，這樣m_dout=md[0]使得m_dout取得的內(nèi)容就是C矩陣中的第一個元素（即在Matlab語言中為C(1) 的元素,，在C/C++語言中，0指示的是數(shù)組的第一個元素）.

這樣一個DLL 調(diào)用就完成了,，最終通過UpdateData(FALSE)語句把運算結(jié)果顯示出來了,。

以上程序中的某些函數(shù)用法中參見Matlab中的C Math幫助文件。

（4）作完以上工作后,，DLL就已被成功鏈入VC,，再經(jīng)VC編譯器編譯鏈接即可生成可執(zhí)行文件，運行程序,，在對話框中輸入60,，選擇角度選項，

按計算按鈕即可得到結(jié)果,。

4.直接用C編程

直接用C編程也是可以的,，它是通過對Matlab的數(shù)學(xué)庫函數(shù)的調(diào)用來

實現(xiàn)的，如果能用Matlab實現(xiàn)的語句,，就用不著非得用C直接編程因為直接用C編程與把.m文件通過mcc轉(zhuǎn)換成的C代碼是一樣的的如要實現(xiàn)Matlab中的以下三行功能：

A=[1 2 3 4];

B=[4 3 2 1];

C=A+B;

自己直接用C要這樣寫

   static double a[4] = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };

static double b[4] = { 4.0, 3.0, 2.0, 1.0 };

      mxArray * A = mclGetUninitializedArray();

   mxArray * B = mclGetUninitializedArray();

       mxArray * C = mclGetUninitializedArray();

       mlfAssign(&A, mlfDoubleMatrix(1, 4, a,， NULL));

       mlfAssign(&B, mlfDoubleMatrix(1, 4, b, NULL));

       mlfAssign(&C, mlfPlus(A, B));

而如果用mcc把上面三行轉(zhuǎn)化為C代碼以后為：

static double __Array0_r[4] = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };

static double __Array1_r[4] = { 4.0, 3.0, 2.0, 1.0 };

       mxArray * A = mclGetUninitializedArray();

       mxArray * B = mclGetUninitializedArray();

       mxArray * C = mclGetUninitializedArray();

       mlfAssign(&A, mlfDoubleMatrix(1, 4, __Array0_r, NULL));

mlfAssign(&B, mlfDoubleMatrix(1, 4, __Array1_r, NULL));

        mlfAssign(&C, mlfPlus(A, B));

    它們實質(zhì)上是一樣的，直接用C編程不如先寫.m代碼,，再用mcc工具轉(zhuǎn)換,。

    對Matlab與VC編譯器環(huán)境的配置工作與上面第3節(jié)介紹的一樣。

注意：libmx.lib libmatlb.lib libmmfile.lib libmat.lib 文件并不是Matlab自帶的,，Matlab只提供了libmx.dll libmatlb.dll libmmfile.dll libmat.dll  用戶需要自己編譯,，在VC有兩種方式實現(xiàn)（推薦方式（2））

（1）VC集成編譯環(huán)境中打開 matlab\extern\examples\cppmath\msvc 下的工程文件msvc42.mak，選project->settings->C/C++->code generation 為Debug Multithread Dll選項,，Build即可,。

（2）把VC的bin目錄下的vcvars32.bat拷貝的C盤根目錄下運行msconfig將vcars32.bat添加的Auoexec.bat中去。

重新啟動計算機,。

回到MS_DOS方式下在matlab\extern\include運行

lib /def:libmat.def  /machine:ix86  /out:libeng.lib

lib /def:libmatlb.def  /machine:ix86  /out:libmatlab.lib

lib /def:libmmfile.def  /machine:ix86  /out:libmmfile.lib

lib /def:libmx.def  /machine:ix86  /out:libmx.lib

不論是方式（1）還是（2）,，生成的libmx.lib libmatlb.lib libmmfile.lib libmat.lib文件都要拷貝到c:\matlab\extern\lib（也就是添加到VC的編譯路徑中去）,。

本文中的文件路徑可能跟讀者計算機中的路徑有所不同，請參照修改,。