摘 要 本文詳述了在VC++6.0編譯環境下如何利用Matlab來實現應用系統的設計和分析， 介紹了通過Matlab與VC應用程序連接的常用方法，分析了VC與Matlab的混合編程的步驟，最 後通過一個具體實例的實現過程對上述方法進行了應用性介紹。
關鍵詞 VC++； Matlab；混合編程
Matlab 是由Math Works 公司於1984 年推出的數值計算及圖形處 理軟件，可以實現數值分析、優化、統計、偏微分方程數值解、自動控制、信號處理、圖像 處理等若干領域的計算和圖形顯示功能。其中，控制系統工具箱的集成為設計和分析各種復 雜的控制系統提供了有效的方法和途徑。
但是，由於Matlab開發平台的局限性，在其 上面開發的程序不能脫離Matlab運行環境，因而在處理一些實際應用問題時顯得靈活性不足 ，而VC++則在一定程度上能夠彌補這一漏洞，因此，現將二者結合共用，各獻其長，可以為 科研工作和工程開發提供了更為強大的技術支持。
1、Matlab與VC混合編程的實現方 法
Matlab作為控制系統設計的一種通用工具，它可以和VC方便的進行連接。一般而言 ，Matlab與VC混合編程的實現方法主要有以下三種方法：（1）通過引擎（Engine）,采用客 戶機服務器的計算模式，通過Window的ActiveX通道和Matlab進行連接。具體應用時，往往在 VC中設計程序框架，以編譯的程序作為前端客戶機；通過調用Matlab引擎在後台實現與服務 器的連接，實現動態通信（2）應用Matlab數學函數庫，Matlab中包含了內容豐富的函數庫， 而且還提供了與VC的數學函數接口，用戶可以方便的在VC的IDE（集成開發環境）中調用。（ 3）通過DLL實現VC與Matlab的混合編程。DLL是一個可執行的二進制文件。把很多通用的功能 放在DLL中，可以供多個應用程序調用，這樣可以很好的減少外部存儲空間的占有量，並實現 代碼的共享[2]。在上述三種方法中，第一種方法對調用Matlab的工具箱很實用，所有在進行 控制系統的設計和分析時，一般都是通過調用Matlab引擎（Engine）來實現的。本文主要介 紹采用通過引擎（Engine）來實現VC與Matlab的混合編程。
2、MATLAB引擎簡介
Matlab引擎是Matlab提供的一系列程序的結合，它允許用戶在自己的應用程序中對 Matlab進行調用，將Matlab作為一個操作引擎使用，使其在後台運行。一般Matlab 引擎采用 客戶機/ 服務器(Client/ Sever) 計算方式，就是一種把應用處理負載分布到客戶機和服務 器上的一種計算模式，客戶機和服務器既可以是存在於同一台計算機，也可以通過網絡來實 現信息共享。一般情況下，客戶機是運行前端軟件的PC機，並且知道如何與服務器通信，服 務器與此相對應，是接收請求信息，並采取相應行的機器。由於客戶機和服務器共同承擔處 理負載，使系統總體性能大為提高。在實際應用過程中,把VC的C語言或C + + 語言的程序作 為前端客戶機程序,它從Matlab 引擎接收數據信息,並與引擎傳遞命令的數據信息。表1是幾 種常用的Matlab引擎調用函數。
表1 Matlab引擎常用調用函數
通過Matlab引擎 用戶可以完成以下任務：首先，可以將Matlab作為一個功能強大的和可編程的數學函數庫， 調用Matlab中的大量的數學計算函數，完成復雜的計算任務；其次，可以為一個特定的任務 構建一個完整的系統，前台的用戶界面用高級語言編寫，後台的計算任務由Matlab引擎來完 成；最後，用戶不但可以在本地計算機上調用Matlab引擎，而且還可以通過網絡調用其它計 算機上的Matlab引擎，這樣可以很好的實現資源的共享和作業的分工合作。
3、 Matlab引擎實現VC和Matlab混合編程的步驟
要想在VC集成環境下利用Matlab引擎實現 VC和Matlab的混合編程，一般需要經過以下幾個必要的步驟：
（1）Visual C++6.0 編譯環境的設置：通過菜單 Tools/ Options，打開Visual C++6.0設置屬性頁，進入 Directorie頁面，在 Show Directories for下拉列表中選擇Include Files，添加路徑：D：\Matlab6p5\extern\include（在Matlab的安裝路徑下）；再選擇下拉列表中的 Library Files，添加路徑：D：\Matlab6p5\extern\ lib\win32\Microsoft\msvc60（在Matlab的安裝路徑下）。編譯環境只需設置一次。
（2）添加庫文件: 通過菜單 Projects|settings，進入 Link 頁面，在 Object/Library Modules 框中，添加庫文件名：libmx.lib 、libmat.lib 、libeng.lib。每個新的工程文件都要單獨添加庫文件。
（3）在使用 engine 函數 的程序頭文件中包含如下兩個頭文件:
#include "engine.h"
#include <stdlib.h>
（4）在應用程序中添加調用Matlab引擎的程序代 碼：
{
Engine *ep;
if(!(ep=engOpen(" \0"))) //打開Matlab引擎，建立與本地Matlab的連接
{
fprintf(stderr,"\n Can't start MATLAB engine\n");
exit(-1);
}
以上 步驟是對VC與Matlab混合編程的編譯環境進行設置，在完成了以上基本步驟後就可以利用 Matlab引擎庫函數engEvalString來調用Matlab的內建函數了。
4、VC與Matlab混合編 程應用實例
根據上面的方法，下面通過一個具體的實力來說明如何實現VC與Matlab混 合編程、它們之間的數據通信以及VC環境下對Matlab命令的調用。
首先，利用 VC++6.0的MFC建立一個單文檔結構的應用程序，加入一個菜單資源，為其映射相應的功能函 數；
其次，根據Matlab引擎實現VC和Matlab的混合編程步驟（見第三部分）為程序設 置相應的編譯環境並添加連接庫函數；
然後，調用Matlab的內建函數和命令，主要編 寫程序代碼如下：
…
static double Areal[6]={1,2,3,4,5,6};
mxArray *T=NULL,*a=NULL,*d=NULL;
double time[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
/*利用mx函數庫創建矩陣，傳遞參數。*/
T=mxCreateDoubleMatrix (1,10,mxREAL);
memcpy((char*)mxGetPr(T),(char*)time,10*sizeof(double));
/*通過上面創建的Matlab Engine連接句柄將參數傳遞給Server端*/
engPutVariable(ep,"T",T);
/*調用Matlab內建的函數和指令*/
engEvalString(ep,"D=.5.*(-9.8).*T.^5;");
engEvalString (ep,"plot(T,D);");
…
最後，添加頭文件： #include "matlab.h"
編譯運行，就可以得到如（圖1）所示的 結果。
圖1 調用Matlab引擎輸出結果
上面例子是VC和Matlab的混合編程的一個簡單應 用，在實際的數值計算，控制系統開發等工程應用中，可以很好的利用VC和Matlab的混合編 程技術，從而簡化應用程序的開發工作量。
5、結論
Matlab提供了強大的數學 計算功能和豐富的工具箱, 使用VC和Matlab的混合編程, 可以發揮各自特長, 縮短工程應用 軟件的開發周期, 同時也提高了程序的運行效率。其中，基於客戶機/服務器計算模式的 Matlab引擎是實現VC與Matlab 混合編程的一種常用方法。通過對引擎調用與數據組織方式的 面向對象的設計,將數據組織透明化,極大地簡化了程序設計過程, 封裝了對Matlab 引擎的訪 問和與Matlab 服務器進行數據交換的細節,為用戶提供了一個友好的編程接口環境。
