基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術

柴西林,姜麗德,馮 凱

(1.西北師范大學知行學院，甘肅 蘭州730070；2. 甘肅天鑒建設集團有限公司，甘肅 蘭州730000)

基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術

柴西林1,姜麗德2,馮 凱1

(1.西北師范大學知行學院，甘肅 蘭州730070；2. 甘肅天鑒建設集團有限公司，甘肅 蘭州730000)

主要研究使用MATLAB編譯器實現MATLAB和VC++混合編程的方法。通過VC++直接運行Mideva編譯好的MATLAB可執行文件，或者調用Mideva編譯好的M文件動態鏈接庫，或者直接使用將M文件由Mideva轉換的C++代碼等三種方式之一，均可實現混合編程。將以上三種方法，通過一個基于MFC的對話框程序實例，較直觀地演示混合編程的實現過程。

MATLAB；VC++；Mideva編譯器；混合編程

0 引言

MATLAB是當前在國內外十分流行的工程設計和系統仿真軟件[1]。MATLAB具有很強的數值計算和分析能力，尤其是其功能龐大的工具箱可直接應用到很多工程領域[2]。它以函數的形式為用戶提供不同領域的計算，通過調用需要的函數并賦予實際參數，用戶就能解決實際問題[3]。而VC++在這方面的應用不太成熟，但是VC++具有高效、靈活等特點。在科學研究和工程實踐中，將MATLAB和VC++結合起來進行混合編程，具有非常重要的意義。但是，M語言是一種解釋性語言，其應用場合和執行速度都受到了限制；而VC++是一種高效率、能對硬件進行操作的高級語言。將兩者的優勢結合起來，無疑給編程者帶來了福音，使工作效率大大提高，開發周期明顯縮短。

MATLAB與Visual C++的混合編程技術方法有很多，主要有使用MATLAB引擎、使用ActiveX控件、使用MAT文件共享數據、使用Mideva工具、使用C-MEX技術和使用Matlab其他編譯器等多種技術實現混合編程。通常，根據兩款軟件的特點，在混合編程中核心程序的開發主要由Matlab完成，而VC++可用來開發交互式很好的GUI且易于與硬件接口。

1 Mideva集成調試編輯環境

1.1 Mideva簡介

Mideva是一種具有比MATLAB更強大的編輯、調試功能的集成調試編輯環境[4]，通過其內核Matcom 能夠將M文件轉化為C語言的代碼[5]，并通過Visual C++將其編譯成可執行程序或動態鏈接庫[5]。近千個基本的MATLAB功能函數包含于Mideva中，在與C++的混合編程中只需做必要的設置即可，從而不再依賴MATLAB，實現了對MATLAB強大工具箱函數的調用。不足之處在于，Matcom對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。

1.2 Mideva集成調試編輯環境的配置

在MATLAB環境中可以由M文件生成exe文件，但此exe文件仍需要MCR才能運行，而利用Matcom則可以生成不再需要Matcom環境支持的exe文件[6-7]。其生成方法相當簡便，直接利用Matcom菜單“File/Compile to exe…”彈出如圖1所示的對話框，然后選擇所需的M文件，Matcom會自動生成相應的exe文件。Mideva的此項功能是僅針對Visual C++開發的，生成dll的方法與生成exe文件的方法類似，在此過程中會同時生成相應的cpp文件。因此，如果使用Visual C++開發程序，最好直接使用上述過程中編譯生成的cpp文件，而不要直接使用dll文件。編譯過后在Mideva下方的輸出欄，如圖1所示，顯示編譯完成。

圖1 編譯為可執行程序

值得說明的是，Mideva環境下繪制圖形，還可以設計GUI界面程序，與MATLAB的GUIDE相似[8]。Mideva還可以像VC++一樣對M文件進行調試。

2 Mideva集成調試編輯環境的使用

Mideva安裝時會提示選取C/C++編輯器，還需要指定MATLAB,以便使編譯文件中的一些系統函數找到所需路徑。Mideva接口方便，通過菜單File→Compile to dll可直接實現M文件到可執行文件的轉換，同時會自動生成相應的C/CPP文件。為了將C/CPP代碼添加到VC++的工程中，必要的設置主要有以下幾步。

(1)添加頭文件

在“matcom45lib”目錄下，可以找到Mideva提供的函數頭文件Matlib.h。具體方法是：在菜單“Tools/Options…”中,選擇“Directories”選項卡，然后在“Show Directories for”中選取“Include files”,然后添加目錄“matcom45lib”。如圖2所示。

圖2 添加頭文件

(2)添加庫文件

在“Show Directories for”中選取“Library files”，然后添加目錄“matcom45lib”。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。

圖3 添加庫文件

以VC6.0為例，Mideva同時提供可供使用的插件，單擊VC6.0菜單“Tools/Customize...”，將會彈出如圖4所示對話框，然后選擇“Add-ins and Macro Files”選項卡，單擊瀏覽按鈕，選擇“matcom45/bin/mvcide.dll”，單擊關閉，則在VC6.0集成環境中出現Visual Matcom圖標，此時表明MATLAB的編譯工具已與VisualC ++連接，如圖5所示。

圖4 添加Visual Matcom

圖5 在VC下Visual Matcom工具欄

3 使用Mideva實現混合編程

3.1 混合編程實現過程流程圖

運用Visual C++調用MATLAB實現混合編程，通過以下三種方式均可實現：(1)Mideva將M文件編譯為可執行文件，VC通過編程執行可執行文件實現混合編程。(2)Mideva將M文件編譯為動態鏈接庫，VC在運行時調用。(3)Mideva將文件轉換為C++代碼，VC直接使用轉換后的代碼進行混合編程。將以上三種方法通過一個基于MFC的對話框程序實例，演示混合編程的實現過程，如圖6所示。

3.2 基于 MFC的對話框實例程序實現混合編程的步驟

(1)創建名稱為MidevaDemo1.m的M文件。在MATLAB環境下創建M文件，內容為一個簡單的正弦函數。并將M文件保存在新建的工程目錄下。

圖6 混合編程的實現過程流程圖

(2)在Mideva環境下將MidevaDemo1.m分別編譯為動態鏈接庫和可執行文件，在工程目錄下產生相關的代碼。由于動態鏈接庫和可執行文件產生的“g_MidevaDemo1.cpp”不同，所以分別新建兩個工程目錄“DLLWORK”和“EXEWORK”。其他兩個文件“MidevaDemo1.h”和“MidevaDemo1.cpp”在兩個工程中內容相同。

(3)創建MFC對話框的工程，工程名稱為MCCDemo。設計對話框界面如圖7所示。

圖7 混合編程總界面

(4)在文件“MccDemo1Dlg.cpp”中包含頭文件：

include

(5)向工程添加文件V4501.lib，如圖8所示。

(6)在圖7所示的MFC實例混合編程運行結果總界面中，單擊“執行EXE程序”按鈕，則彈出如圖9所示界面；單擊“調用DLL代碼”則彈出如圖10所示界面；單擊“執行源代碼”則彈出如圖11所示界面。

4 結論

從上述運行結果可以看出，不同的運行方式得到的圖形繪制結果一致。運用VC++通過編程執行exe文件實現的混合編程，這種方式易于維護，但應用程序耦合比較松散，界面不統一。VC ++調用MATLAB數學庫和經過編譯的動態鏈接庫，具有內存需求小、執行速度快、可以發布給沒有MATLAB的用戶使用等顯著的優點。但也有幾個缺點：用戶不能夠在基于MATLAB數學庫和圖形庫的應用程序中使用MATLAB的 eval()和input()函數，不能調用圖形句柄系統的函數，不能調用MATLAB工具箱的函數。本文僅在可行性(feasibility)層面上進行了論證，對于實質性的應用還需進一步研究和實踐。

圖8 向工程添加庫文件

圖9 運行可執行文件結果

圖10 執行調用動態鏈接庫的結果

圖11 執行直接轉換后的代碼結果

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MATLAB and VC++ mixed programming technology based on mideva compiler

Chai Xilin1, Jiang Lide2,Feng Kai1

(1.Zhixing College, Northwest Normal University，Lanzhou 730070, China;2.Gansu Tianjian Construction Group Co., Ltd.，Lanzhou 730000, China)

This article mainly studies the method of using Mideva compiler to realize the mixed programming between Matlab and VC++. There are three main ways. In first one，the M file is compiled into executable files by the Mideva compiler, and then the executable file is executed by VC++.In second one, VC++ calls dynamic link library in the run，which is compiled from the M file by the Mideva compiler.In third one, Mideva compiler converts the M file into C++ code, then VC++ uses the converted code directly. Through a process of dialog-based MFC application instance, it is intuitive to demonstrate the implementation process of mixed programming for the foregoing three ways.

MABLAB;VC++; mideva compiler;mixed programming

TP311

A

1674-7720(2016)01-0023-04

柴西林，姜麗德，馮凱．基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術 [J] .微型機與應用，2016，35(1)：23-26

2015-09-10)

柴西林(1984-)，通信作者，女，碩士，講師，主要研究方向：信號處理與智能控制。E-mail:chai.xilin@163.com。

姜麗德(1988-)，女，本科，主要研究方向：自動化儀器儀表。

馮凱(1983-)，男，本科，助理實驗師，主要研究方向：電子與信息工程。