VisuaIStudio與MATLAB協(xié)同編程方法研究

1、    visuaistudio與matlab協(xié)同編程方法研究    袁培燕+宋明陽摘要：visual studio（vs）與matlab協(xié)同編程技術(shù)充分結(jié)合了前者在程序設(shè)計方面的靈活性與后者強(qiáng)大的數(shù)學(xué)函數(shù)庫功能，優(yōu)勢互補(bǔ)。然而，該結(jié)合在工程實踐方面偏弱，不利于兩者的大規(guī)模應(yīng)用。針對該問題，文章基于vs與matlab協(xié)同編程的3種方案，通過具體實例詳細(xì)闡述兩者協(xié)同編程的實現(xiàn)步驟，分析了3種方案各自的優(yōu)缺點，以期降低初學(xué)者的學(xué)習(xí)門檻。關(guān)鍵詞：visual studio；matlab；協(xié)同編程；dll文件；com組件0引言visual studio（vs）是

2、一款面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)平臺，它通過生成程序框架減少編程人員的工作量，通過可視化的圖形開發(fā)控件設(shè)計簡潔美觀的軟件界面，并支持多種編程語言，具有較好的程序設(shè)計靈活性和用戶體驗友好性，但在數(shù)學(xué)運算和函數(shù)繪圖方面存在不足之處。matlab作為專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件，具有高效的數(shù)學(xué)運算能力和強(qiáng)大的函數(shù)圖形處理能力，是實驗室中一款常用的專業(yè)軟件。然而，由于其專業(yè)性較強(qiáng)、用戶界面操作復(fù)雜，用戶的體驗友好度不高。在程序設(shè)計中，有效結(jié)合vs良好的用戶體驗性、程序設(shè)計靈活性和matlab強(qiáng)大的數(shù)學(xué)函數(shù)庫，可以充分發(fā)揮雙方的優(yōu)點。但現(xiàn)有的vs與matlab協(xié)同編程工作側(cè)重于相關(guān)學(xué)術(shù)理論知識，在工程實踐方面的應(yīng)用不夠深入。本

3、文針對matlab引擎法、dll文件法和com組件法3種方案，結(jié)合實例重點描述vs與matlab協(xié)同編程的具體操作方法和詳細(xì)步驟，最后通過對比實驗過程和實驗結(jié)果，闡述3種方案各自的優(yōu)點和不足。1.matlab與vs協(xié)同編程方法簡介1.1vs調(diào)用matlab引擎的方法matlab引擎是一組api函數(shù)接口，用戶可以使用這組接口以發(fā)送腳本命令的方式調(diào)用matlab中的函數(shù)。在具體實例中，c/c+程序作為前端，可以向作為后臺的matlab引擎發(fā)送控制命令，matlab引擎根據(jù)控制命令的種類做出不同的響應(yīng)。這種方法的實質(zhì)是activex控件調(diào)用matlab進(jìn)程。1.2vs調(diào)用dll文件的方法dll文件即

4、動態(tài)鏈接庫文件，是應(yīng)用程序的一部分。exe程序啟動時，與之對應(yīng)的dll文件會被調(diào)用。matlab自帶編譯器，用戶可以借助該編譯器把已經(jīng)編寫好的*m文件編譯為dll文件，然后在c/c+程序中直接使用dll文件中寫好的matlab函數(shù)。1.3vs調(diào)用com組件的方法com組件，即組件對象模型，是一種通用的對象接口模型，適用于任何語言。任何語言的程序通過生成com組件都可以被其他語言程序調(diào)用。而matlab的編譯器可以把用戶編寫的*m文件編譯為com組件，供其他平臺程序使用。2.matlab與vs協(xié)同編程的實現(xiàn)2.1實驗-matlab引擎法在vs2010中建立mfc工程，以向matlab引擎發(fā)送命令

5、的方式實現(xiàn)協(xié)同編程。2.1.1前期配置1）系統(tǒng)環(huán)境變量配置。在“我的電腦屬性高級環(huán)境變量用戶變量/系統(tǒng)變量path”選項中添加路徑：bin：binwin64。2）vs2010環(huán)境配置。（1）首先建立一個基于對話框程序的mfc工程，工程名為test。（2）設(shè)置工程目錄，設(shè)置方法如下：在“項目test屬性頁配置屬性vs2010目錄包含目錄”選項中添加extemkinclude；在“項目test屬性頁一配置屬性vs2010目錄庫目錄”選項中添加extemlibwin64/kmicrosoft；在“項目test屬性頁配置屬性c/c+一常規(guī)一附加包含目錄”選項中添加extemklibwin64haaic

6、rosoft和extemkinclude；在“項目test屬性頁配置屬性鏈接器>常規(guī)附加庫目錄”選項中添加extemlib和extemlibwin64hnicrosofl；在“項目test屬性頁配置屬性鏈接器>輸入>附加依賴項”選項中添加4個1ib文件，分別是libmx.1ib、libmat.1ib和libeng.1ib、mclmcrrt.1ib；在“項目test屬性頁平臺”選項中選擇x64選項（只針對64位版本的matlab）。2.1.2代碼編寫（1）在testdlg.cpp文件中添加#include“engine.h”。（2）在對話框界面上添加按鈕控件，為其增加消息響應(yīng)函

7、數(shù)，代碼如下所示：2.1.3實驗結(jié)果編譯運行程序，單擊確定按鈕會彈出窗口，其中顯示了正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的直角坐標(biāo)系圖形，如圖1所示。該方法雖然功能全面、編碼簡單，但exe程序運行時需要matlab在后臺運行，脫離不了matlab環(huán)境，造成了運行速度慢、程序執(zhí)行效率低的問題。2.2實驗二調(diào)用dll文件法將用戶自定義的*m文件通過matlab自帶的編譯器編譯為dll文件。在vs2010中建立基于對話框的mfc程序，然后調(diào)用dll文件中的matlab函數(shù)。2.2.1前期配置（1）實驗一的全部前期配置步驟。（3）配置matlab編譯環(huán)境并導(dǎo)出dll文件。在matlab的command window中輸

8、人mbuild-setup命令，選擇vs2010編譯器，并輸入y進(jìn)行確認(rèn)；接下來，將current folder目錄修改為m文件所在的目錄，然后向command window輸入mcc-w cpplib：xinqpcafootball-t link：libxinqpcafootball.m命令（本文使用的m文件名為xinqpcafootball.m）；完成以上步驟后，xinqpcafootball.m所在目錄中會產(chǎn)生庫文件所需文件，將這些文件全部復(fù)制到mfc工程目錄下。 （4）設(shè)置工程目錄。在“test屬性頁一配置屬性鏈接器輸入附加依賴項”選項中添加m文件編譯后生成的lib文件，如xinqpc

9、afootball.m文件編譯后生成的xinqpcafootball.lib文件。在“項目test屬性頁配置屬性鏈接器常規(guī)附加庫目錄”選項中添加。2.2.2代碼編寫在testdlg.cpp文件中添加頭文件#include”xinqpcafootball.h”。添加成功之后打開它可以找到用戶在*m文件中編寫的matlab函數(shù)的接口，如下所示：extem lib_xinqpcafootballcpp_api void mw-call-conv xinqpcafootball（int nargout，mwarray&f）在對話框界面上添加按鈕控件并增加消息響應(yīng)函數(shù)，在其中調(diào)用該接口函數(shù)，代碼

10、如下所示：void ctestdlg：onbnclickedok20mwarray a（1100，100，mxdouble_class）；xinqpcafootballlnitializeo；xinqpcafootball（null，a）；2.2.3實驗結(jié)果編譯運行程序，單擊確定按鈕會彈出窗口，其內(nèi)容為正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的極坐標(biāo)圖形，如圖2所示。該方法生成的exe程序在運行時不需要啟動matlab，可以提高程序運行效率。但前期配置步驟較為復(fù)雜且易出錯。2.3實驗三調(diào)用com組件法通過matlab中自帶的編譯器將用戶自定義的*m文件編譯為com組件，在vs2010中建立基于對話框的mfc工程，然

11、后用該程序調(diào)用com組件實現(xiàn)協(xié)同編程。2.3.1前期準(zhǔn)備（1）創(chuàng)建community.m文件，其內(nèi)容為畫一個綠色的圓柱螺旋線，代碼如下所示：（2）在matlab的command window中輸入mbuild-setup命令，選擇vs2010編譯器的選項。（3）在command window中繼續(xù)輸入deploytool出現(xiàn)名為deployment project的界面，其中，name和location選項可以自定義，而type選項需要選擇generic com component；點擊ok出現(xiàn)名為generic com component的界面；點擊add classes并輸入類名，如輸入類

12、名為test；點擊add files添加*m文件，如添加community.m文件。點擊build圖標(biāo)開始生成com組件；生成成功后會在location目錄下生成文件夾，在該文件夾的src文件夾中可以找到調(diào)用com組件所需的3個文件：wmcomtypes.h、test idl.h、testidl_i.c。（4）建立基于對話框的mfc工程，在界面上添加按鈕并創(chuàng)建消息響應(yīng)函數(shù)，將3個com組件文件復(fù)制到該工程目錄下。（5）在“項目test屬性頁配置屬性c/c+預(yù)編譯頭”選項中選擇“不適用預(yù)編譯頭”。2.3.2代碼編寫2.3.3實驗結(jié)果編譯運行程序，單擊確定按鈕會彈出窗口，內(nèi)容為一個圓柱螺旋線，如圖3所示。使用com組件的協(xié)同編程方法擁有較為簡單的前期配置步驟，并包含較為全面的matlab功能，也可以獨立于matlab環(huán)境運行