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VB与MATLAB混合编程探讨
VB与MATLAB混合编程探讨 关键词：ＶＢ ＶＣ＋＋ ＭＡＴＬＡＢ ＤＬＬ 编译 ＭＡＴＬＡＢ Ａ ｄｄ－ｉｎ ＭＡＴＬＡＢ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的科学计算环境，具有强大 的计算绘图能力，提供大量的函数库、工具箱，几乎涵盖了所有的工程计算领域， 被誉为“演算纸”式的工程计算工具。但是ＭＡＴＬＡＢ语言是一种解释执行的脚 本语言，运算速度较慢是一个比较突出的问题。
Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ作为一门易学易用的编程语言，受到很多工程 技术人员的青睐，其执行速度相对较快，界面友好。因此实现ＶＢ与ＭＡＴＬＡ Ｂ混合编程，可以为科研工作和工程应用提供有力的技术支持。
１ 基本思路及实现方法 ＭＡＴＬＡＢ提供了与Ｃ＋＋、Ｆｏｒｔｒａｎ的程序接口，并没有提供 直接与ＶＢ的接口。目前ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ混合编程方面主要使用以下一些方 法：
（１）在ＶＢ中通过调用ＭＡＴＬＡＢ的引擎（Ｅｎｇｉｎｅ）接口，使 用Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＯＬＥ或ＡｃｔｉｖｅＸ通道与ＭＡＴＬＡＢ通信。通过Ｏ ｂｊｅｃｔ．Ｅｘｅｃｕｔｅ ＭＡＴＬＡＢ语句 在程序中直接使用ＭＡＴＬ ＡＢ提供的函数库和图形库。这种方法可以较快地编写出程序；
但在调用引擎时， 会在后台启动一个ＭＡＴＬＡＢ进程，影响程序运行速度，占用内存。
（２）通过使用嵌入ＶＢ的矩阵函数库ＭａｔｒｉｘＶＢ的方法。Ｍａｔ ｒｉｘＶＢ是由原ＭａｔｈＴｏｏｌｓ公司开发的第三方插件，利用与ＭＡＴＬ ＡＢ相似的函数、语法嵌入到ＶＢ中，可以象使用ＶＢ的函数、命令一样使用Ｍ ＡＴＬＡＢ函数。这种方法语法和函数使用比较简单，编程效率很高，几乎完全 融入ＶＢ语言，特别对图形的处理非常方便，弥补了其他方法在图形处理上的弱 点。安装后，只需在打开的工程中添加ＭａｔｒｉｘＶＢ库即可（在工程－＞引 用对话框中选中ＭＭａｔｒｉｘ）。但由于其仍然采用解释执行，执行效率较低， 实时运算难以实现。
（３）借助Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ的接口，将ＭＡＴＬＡＢ的程序文件（．Ｍ）编译为动态链接库（．ＤＬＬ），ＶＢ在代码中调用生成 的．ＤＬＬ中的函数，实现算法，便于用户脱离ＭＡＴＬＡＢ环境使用。由于算 法部分采用Ｃ＋＋语句，运行速度较快，可应用于实时运算。这种方法对开发者 在设置和编程上有一定要求，本文将详细阐述具体实现步骤。其基本思路如图１ 所示。
第一步，编写Ｍ文件。在ＭＡＴＬＡＢ中打开Ｅｄｉｔｏｒ，按照ＭＡＴ ＬＡＢ程序格式输入代码，实现算法，调试成功。注意：Ｍ文件必须以Ｆｕｎｃ ｔｉｏｎ开始，避免在ＶＣ＋＋中出现转换错误。
第二步，使用ＭＡＴＬＡＢ６．０新提供的编译插件ＭＡＴＬＡＢ Ａｄ ｄ－ｉｎ在ＶＣ＋＋中转换为Ｃ文件。在转换前做好ＭＡＴＬＡＢ与ＶＣ＋＋的 接口连接。步骤如下：
·在ＭＡＴＬＡＢ中运行“ｍｅｘ －ｓｅｔｕｐ”，选择Ｍｉｃｒｏｓｏｆ ｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ／Ｃ＋＋ ｖｅｒｓｉｏｎ ６．０选项，安装ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ文件到ＶＣ＋＋目录，确认；
接着运行“ｍｂｕｉｌｄ －ｓｅｔｕ ｐ”，选择Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ／Ｃ＋＋ ｖｅｒｓｉｏｎ ６． ０作为本地默认编译器；
然后在ＭＡＴＬＡＢ下运行“ｃｄ ｐｒｅｆｄｉｒ ” 和“ｍｃｃｓａｖｅｐａｔｈ”命令，ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ可以脱离ＭＡ ＴＬＡＢ环境找到ＭＡＴＬＡＢ路径。
·在ＶＣ＋＋中选择“工具 ｔｏｏｌｓ －＞定制（ｃｕｓｔｏｍｉｚ ｅ）－＞附加项和宏文件 Ａｄｄ－ｉｎｓ ａｎｄ Ｍａｃｒｏ Ｆｉｌｅｓ 页”，选中“ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ”。这样，在ＶＣ＋＋工具栏出现ＭＡＴ ＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ图标，在ＶＣ＋＋新建工程对话框中会出现“ＭＡＴＬＡＢ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｗｉｚａｒｄ”。至此连接工作完成。
·打开ＶＣ＋＋，在新建工程中选择“ＭＡＴＬＡＢ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｗｉ ｚａｒｄ”，按照提示，选择“Ｓｈａｌｌｅｄ Ｍ－ｄｌｌ”，输入Ｍ文件位置， ＶＣ＋＋开始转换。如果Ｍ文件没有错误，在工程文件夹中会生成一系列．Ｃ文 件。其中与Ｍ文件同名的．Ｃ文件即为转换的Ｃ代码。
第三步，编译ＤＬＬ文件（强烈建议不要对刚刚生成的Ｃ代码作任何修改）。
选择“编译”菜单，构建．ＤＬＬ文件，在文件夹中会生成与工程名相同的ＤＬＬ 文件。第四步，在ＶＢ中调用ＤＬＬ文件。在第二步生成的Ｃ代码中找到所要的 接口函数，注意大小写，记下函数名。在ＶＢ中使用Ｄｅｃｌａｒｅ语句声明这 个函数。在窗体的“通用－声明”输入如下语法：
Ｄｅｃｌａｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ／Ｓｕｂ ＜函数名＞ Ｌｉｂ “＜ ｄｌｌ文件名＞”Ａｌｉａｓ “＜函数名＞” ＜参数表＞ ａｓ ＜ｔｙｐｅ ＞（具体语法可参看ＶＢ使用手册）。
在程序代码中直接调用声明的函数即可。需要注意的是函数调用过程中的 参数传递问题。由于ＶＢ和Ｃ的数据类型以及参数传递形式不太一样，传递不当， 可能会造成调试困难。特别是ＭＡＴＬＡＢ中用到的大量矩阵（数组）参数，调 用需十分当心。本文在下面例子中采用文件方式传递参数，利用ＶＢ和ＭＡＴＬ ＡＢ的文件读写功能传递数组参数，对于实时性要求不高的应用，可以方便稳妥 地实现数据传递。
２ 应用举例 在ＶＢ中利用随机数生成１６个１０以内的整数，作为一个信号序列，利 用ＭＡＴＬＡＢ的快速傅立叶变换函数（ＦＦＴ（））对序列进行变换，再将变 换结果传递回ＶＢ，并显示在窗体上。
在ＭＡＴＬＡＢ中编辑好Ｍ文件（ｔｅｓｔ．ｍ），实现读取序列文件及 ＦＦＴ并写回序列文件，调试成功。代码如下：
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｔ ｆｉｄ＝ｆｏｐｅｎ ＇ｔ．ｔｘｔ＇ ＇ｒｔ＋＇ ％以读写文本 方式打开 文件 ａ ｃｏｕｎｔ ＝ｆｓｃａｎｆ ｆｉｄ ＇％ｄ＇ ％文件以 整数格式读入 矩阵ａ ｍ＝ｆｆｔ ａ ｃｏｕｎｔ ％ＦＦＴ运算ｆｒｅｗｉｎｄ ｆｉｄ ％文件指针指向文件头 ｆｐｒｉｎｔｆ ｆｉｄ ＇％ｆ＼ｎ＇ ｍ ％向文件写入矩阵ｍ ｆｃｌｏｓｅ ｆｉｄ 按照前述步骤在ＶＣ＋＋中转换为ｔｅｓｔ．ｃ文件，找到接口函数，本 例为ｍｌｆＴｅｓｔ（）。
ｖｏｉｄ ｍｌｆＴｅｓｔ（ｖｏｉｄ）{ ｍｌｆＥｎｔｅｒＮｅｗＣｏｎｔｅｘｔ(０,０);
Ｍｔｅｓｔ();
ｍｌｆＲｅｓｔｏｒｅＰｒｅｖｉｏｕｓＣｏｎｔｅｘｔ(０,０);
} 编译生成ｔｅｓｔ．ｄｌｌ文件。
在ＶＢ中生成随机序列并写入文件：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ Ｃｏｍｍａｎｄ１＿Ｃｌｉｃｋ() Ｒａｎｄｏｍｉｚｅ Ｄｉｍ ｉ Ａｓ Ｉｎｔｅｇｅｒ Ｄｉｍ ａ Ａｓ Ｉｎｔｅｇｅｒ Ｄｉｍ ｂ Ａｓ Ｓｔｒｉｎｇ Ｔｅｘｔ１．Ｔｅｘｔ ＝ ″″ Ｏｐｅｎ Ａｐｐ．Ｐａｔｈ ＆ ″＼ｔ．ｔｘｔ ″ Ｆｏｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ａｓ ＃１ Ｆｏｒ ｉ ＝ １ Ｔｏ １６ａ ＝ Ｉｎｔ(１０ * Ｒｎｄ) Ｐｒｉｎｔ ＃１, ＬＴｒｉｍ(ａ) ｂ ＝ ｂ ＆ Ｓｔｒ(ａ) ＆ Ｃｈｒ(１３) ＆ Ｃｈｒ(１０) Ｎｅｘｔ ｉ Ｔｅｘｔ１．Ｔｅｘｔ ＝ ｂ Ｃｌｏｓｅ ＃１ Ｅｎｄ Ｓｕｂ 声明ｍｌｆＴｅｓｔ（）函数：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｄｅｃｌａｒｅ Ｓｕｂ ｍｌｆＴｅｓｔ Ｌｉｂ ″Ｇ ＼ｔｅｓｔ＼ｄｌｌ＼ｄｌｌ．ｄｌｌ″ 调用该函数的事件代码：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ Ｃｏｍｍａｎｄ２＿Ｃｌｉｃｋ() ＭｌｆＴｅｓｔ ＇调用函数 Ｅｎｄ Ｓｕｂ 本例中未向函数传递参数，也无需函数返回运算结果，故采用调用子程序 过程（Ｓｕｂ）方式直接调用。结果由ＶＢ读取文件获得：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ Ｃｏｍｍａｎｄ３＿Ｃｌｉｃｋ() Ｄｉｍ ｓｔｒ１ Ａｓ Ｓｔｒｉｎｇ Ｄｉｍ ｓｔｒ２ Ａｓ Ｓｔｒｉｎｇ Ｔｅｘｔ２．Ｔｅｘｔ ＝ ″″ Ｏｐｅｎ Ａｐｐ．Ｐａｔｈ ＆ ″＼ｔ．ｔｘｔ″ Ｆｏｒ Ｉｎｐｕｔ Ａ ｓ ＃１Ｄｏ Ｗｈｉｌｅ Ｎｏｔ ＥＯＦ １ Ｌｉｎｅ Ｉｎｐｕｔ ＃１ ｓｔｒ１ ｓｔｒ２ ＝ ｓｔｒ２ ＆ ｓｔｒ１ ＆ Ｃｈｒ(１３) ＆ Ｃｈｒ(１０) Ｌｏｏｐ Ｔｅｘｔ２．Ｔｅｘｔ ＝ ｓｔｒ２ Ｃｌｏｓｅ ＃１ Ｅｎｄ Ｓｕｂ 本例在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ、ＶＢ６．０、ＶＣ＋＋６．０、ＭＡＴＬ ＡＢ６．５下调试通过。ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ的混合编程，可以脱离ＭＡＴＬＡ Ｂ环境运行，有利于程序发布及使用。通过二者结合，减少了设计算法的时间， 降低了编程难度，同时兼顾了代码安全和界面友好。程序界面如图２所示。
