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VB與MATLAB混合編程探討
摘要：介紹了ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ混合編程的方法，二者結(jié)合可以充分利用ＶＢ的方便快捷和ＭＡＴＬＡＢ軟件工具箱的強大功能。關(guān)鍵詞： ＶＢ ＶＣ＋＋ ＭＡＴＬＡＢ ＤＬＬ 編譯 ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ
ＭＡＴＬＡＢ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司開發(fā)的科學(xué)計算環(huán)境，具有強大的計算繪圖能力，提供大量的函數(shù)庫、工具箱，幾乎涵蓋了所有的工程計算領(lǐng)域，被譽為“演算紙”式的工程計算工具。但是ＭＡＴＬＡＢ語言是一種解釋執(zhí)行的腳本語言，運算速度較慢是一個比較突出的問題。
Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ作為一門易學(xué)易用的編程語言，受到很多工程技術(shù)人員的青睞，其執(zhí)行速度相對較快，界面友好。因此實現(xiàn)ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ混合編程，可以為科研工作和工程應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。
１ 基本思路及實現(xiàn)方法
ＭＡＴＬＡＢ提供了與Ｃ＋＋、Ｆｏｒｔｒａｎ的程序接口，并沒有提供直接與ＶＢ的接口。目前ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ混合編程方面主要使用以下一些方法：
（１）在ＶＢ中通過調(diào)用ＭＡＴＬＡＢ的引擎（Ｅｎｇｉｎｅ）接口，使用Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＯＬＥ或ＡｃｔｉｖｅＸ通道與ＭＡＴＬＡＢ通信。(范文先生網(wǎng)www.baimashangsha.com收集整理)通過Ｏｂｊｅｃｔ．Ｅｘｅｃｕｔｅ?ＭＡＴＬＡＢ語句?在程序中直接使用ＭＡＴＬＡＢ提供的函數(shù)庫和圖形庫。這種方法可以較快地編寫出程序；但在調(diào)用引擎時，會在后臺啟動一個ＭＡＴＬＡＢ進程，影響程序運行速度，占用內(nèi)存。
（２）通過使用嵌入ＶＢ的矩陣函數(shù)庫ＭａｔｒｉｘＶＢ的方法。ＭａｔｒｉｘＶＢ是由原ＭａｔｈＴｏｏｌｓ公司開發(fā)的第三方插件，利用與ＭＡＴＬＡＢ相似的函數(shù)、語法嵌入到ＶＢ中，可以象使用ＶＢ的函數(shù)、命令一樣使用ＭＡＴＬＡＢ函數(shù)。這種方法語法和函數(shù)使用比較簡單，編程效率很高，幾乎完全融入ＶＢ語言，特別對圖形的處理非常方便，彌補了其他方法在圖形處理上的弱點。安裝后，只需在打開的工程中添加ＭａｔｒｉｘＶＢ庫即可（在工程－＞引用對話框中選中ＭＭａｔｒｉｘ）。但由于其仍然采用解釋執(zhí)行，執(zhí)行效率較低，實時運算難以實現(xiàn)。
（３）借助Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋與ＭＡＴＬＡＢ的接口，將ＭＡＴＬＡＢ的程序文件（．Ｍ）編譯為動態(tài)鏈接庫（．ＤＬＬ），ＶＢ在代碼中調(diào)用生成的．ＤＬＬ中的函數(shù)，實現(xiàn)算法，便于用戶脫離ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境使用。由于算法部分采用Ｃ＋＋語句，運行速度較快，可應(yīng)用于實時運算。這種方法對開發(fā)者在設(shè)置和編程上有一定要求，本文將詳細闡述具體實現(xiàn)步驟。其基本思路如圖１所示。
第一步，編寫Ｍ文件。在ＭＡＴＬＡＢ中打開Ｅｄｉｔｏｒ，按照ＭＡＴＬＡＢ程序格式輸入代碼，實現(xiàn)算法，調(diào)試成功。注意：Ｍ文件必須以Ｆｕｎｃｔｉｏｎ開始，避免在ＶＣ＋＋中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤。
第二步，使用ＭＡＴＬＡＢ６．０新提供的編譯插件ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ在ＶＣ＋＋中轉(zhuǎn)換為Ｃ文件。在轉(zhuǎn)換前做好ＭＡＴＬＡＢ與ＶＣ＋＋的接口連接。步驟如下：
·在ＭＡＴＬＡＢ中運行“ｍｅｘ －ｓｅｔｕｐ”，選擇Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ／Ｃ＋＋ ｖｅｒｓｉｏｎ ６．０選項，安裝ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ文件到ＶＣ＋＋目錄，確認；接著運行“ｍｂｕｉｌｄ －ｓｅｔｕｐ”，選擇Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ／Ｃ＋＋ ｖｅｒｓｉｏｎ ６．０作為本地默認編譯器；然后在ＭＡＴＬＡＢ下運行“ｃｄ?ｐｒｅｆｄｉｒ?”和“ｍｃｃｓａｖｅｐａｔｈ”命令，ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ可以脫離ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境找到ＭＡＴＬＡＢ路徑。
·在ＶＣ＋＋中選擇“工具?ｔｏｏｌｓ?－＞定制（ｃｕｓｔｏｍｉｚｅ）－＞附加項和宏文件?Ａｄｄ－ｉｎｓ ａｎｄ Ｍａｃｒｏ Ｆｉｌｅｓ?頁”，選中“ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ”。這樣，在ＶＣ＋＋工具欄出現(xiàn)ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ圖標，在ＶＣ＋＋新建工程對話框中會出現(xiàn)“ＭＡＴＬＡＢ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｗｉｚａｒｄ”。至此連接工作完成。
·打開ＶＣ＋＋，在新建工程中選擇“ＭＡＴＬＡＢ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｗｉｚａｒｄ”，按照提示，選擇“Ｓｈａｌｌｅｄ Ｍ－ｄｌｌ”，輸入Ｍ文件位置，ＶＣ＋＋開始轉(zhuǎn)換。如果Ｍ文件沒有錯誤，在工程文件夾中會生成一系列．Ｃ文件。其中與Ｍ文件同名的．Ｃ文件即為轉(zhuǎn)換的Ｃ代碼。
第三步，編譯ＤＬＬ文件（強烈建議不要對剛剛生成的Ｃ代碼作任何修改）。選擇“編譯”菜單，構(gòu)建．ＤＬＬ文件，在文件夾中會生成與工程名相同的ＤＬＬ文件。
第四步，在ＶＢ中調(diào)用ＤＬＬ文件。在第二步生成的Ｃ代碼中找到所要的接口函數(shù)，注意大小寫，記下函數(shù)名。在ＶＢ中使用Ｄｅｃｌａｒｅ語句聲明這個函數(shù)。在窗體的“通用－聲明”輸入如下語法：
Ｄｅｃｌａｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ／Ｓｕｂ ＜函
數(shù)名＞ Ｌｉｂ “＜ｄｌｌ文件名＞”Ａｌｉａｓ “＜函數(shù)名＞” ?＜參數(shù)表＞? ａｓ ＜ｔｙｐｅ＞（具體語法可參看ＶＢ使用手冊）。
在程序代碼中直接調(diào)用聲明的函數(shù)即可。需要注意的是函數(shù)調(diào)用過程中的參數(shù)傳遞問題。由于ＶＢ和Ｃ的數(shù)據(jù)類型以及參數(shù)傳遞形式不太一樣，傳遞不當(dāng)，可能會造成調(diào)試困難。特別是ＭＡＴＬＡＢ中用到的大量矩陣（數(shù)組）參數(shù)，調(diào)用需十分當(dāng)心。本文在下面例子中采用文件方式傳遞參數(shù)，利用ＶＢ和ＭＡＴＬＡＢ的文件讀寫功能傳遞數(shù)組參數(shù)，對于實時性要求不高的應(yīng)用，可以方便穩(wěn)妥地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
２ 應(yīng)用舉例
在ＶＢ中利用隨機數(shù)生成１６個１０以內(nèi)的整數(shù)，作為一個信號序列，利用ＭＡＴＬＡＢ的快速傅立葉變換函數(shù)（ＦＦＴ（））對序列進行變換，再將變換結(jié)果傳遞回ＶＢ，并顯示在窗體上。
在ＭＡＴＬＡＢ中編輯好Ｍ文件（ｔｅｓｔ．ｍ），實現(xiàn)讀取序列文件及ＦＦＴ并寫回序列文件，調(diào)試成功。代碼如下：
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｔ
ｆｉｄ＝ｆｏｐｅｎ?＇ｔ．ｔｘｔ＇?＇ｒｔ＋＇?? ％以讀寫文本方式打開
文件
?ａ?ｃｏｕｎｔ?＝ｆｓｃａｎｆ?ｆｉｄ?＇％ｄ＇?? ％文件以整數(shù)格式讀入
矩陣ａ
ｍ＝ｆｆｔ?ａ?ｃｏｕｎｔ?? ％ＦＦＴ運算
ｆｒｅｗｉｎｄ?ｆｉｄ?? ％文件指針指向文件頭
ｆｐｒｉｎｔｆ?ｆｉｄ?＇％ｆ＼ｎ＇?ｍ?? ％向文件寫入矩陣ｍ
ｆｃｌｏｓｅ?ｆｉｄ??
按照前述步驟在ＶＣ＋＋中轉(zhuǎn)換為ｔｅｓｔ．ｃ文件，找到接口函數(shù)，本例為ｍｌｆＴｅｓｔ（）。
ｖｏｉｄ ｍｌｆＴｅｓｔ（ｖｏｉｄ）{? ?
ｍｌｆＥｎｔｅｒＮｅｗＣｏｎｔｅｘｔ(０,０);??
Ｍｔｅｓｔ();
ｍｌｆＲｅｓｔｏｒｅＰｒｅｖｉｏｕｓＣｏｎｔｅｘｔ(０,０);?
}
編譯生成ｔｅｓｔ．ｄｌｌ文件。
在ＶＢ中生成隨機序列并寫入文件：
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 １６
ａ ＝ Ｉｎｔ(１０ * Ｒｎｄ)
Ｐｒｉｎｔ ＃１, ＬＴｒｉｍ(ａ)
ｂ ＝ ｂ ＆ Ｓｔｒ(ａ) ＆ Ｃｈｒ(１３) ＆ Ｃｈｒ(１０)
Ｎｅｘｔ ｉ
Ｔｅｘｔ１．Ｔｅｘｔ ＝ ｂ
Ｃｌｏｓｅ ＃１
Ｅｎｄ Ｓｕｂ
聲明ｍｌｆＴｅｓｔ（）函數(shù)：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｄｅｃｌａｒｅ Ｓｕｂ ｍｌｆＴｅｓｔ Ｌｉｂ ″Ｇ?＼ｔｅｓｔ＼ｄｌｌ＼ｄｌｌ．ｄｌｌ″ ??
調(diào)用該函數(shù)的事件代碼：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ Ｃｏｍｍａｎｄ２＿Ｃｌｉｃｋ()
ＭｌｆＴｅｓｔ ＇調(diào)用函數(shù)
Ｅｎｄ Ｓｕｂ
本例中未向函數(shù)傳遞參數(shù)，也無需函數(shù)返回運算結(jié)果，故采用調(diào)用子程序過程（Ｓｕｂ）方式直接調(diào)用。結(jié)果由ＶＢ讀取文件獲得：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ Ｃｏｍｍａｎｄ３＿Ｃｌｉｃｋ()
Ｄｉｍ ｓｔｒ１ Ａｓ Ｓｔｒｉｎｇ
Ｄｉｍ ｓｔｒ２ Ａｓ Ｓｔｒｉｎｇ
Ｔｅｘｔ２．Ｔｅｘｔ ＝
″″
Ｏｐｅｎ Ａｐｐ．Ｐａｔｈ ＆ ″＼ｔ．ｔｘｔ″ Ｆｏｒ Ｉｎｐｕｔ Ａｓ ＃１
Ｄｏ 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、ＭＡＴＬＡＢ６．５下調(diào)試通過。ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ的混合編程，可以脫離ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境運行，有利于程序發(fā)布及使用。通過二者結(jié)合，減少了設(shè)計算法的時間，降低了編程難度，同時兼顧了代碼安全和界面友好。程序界面如圖２所示。
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