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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(qiáng)大功能。關(guān)鍵詞： ＶＢ ＶＣ＋＋ ＭＡＴＬＡＢ ＤＬＬ 編譯 ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ
ＭＡＴＬＡＢ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司開(kāi)發(fā)的科學(xué)計(jì)算環(huán)境，具有強(qiáng)大的計(jì)算繪圖能力，提供大量的函數(shù)庫(kù)、工具箱，幾乎涵蓋了所有的工程計(jì)算領(lǐng)域，被譽(yù)為“演算紙”式的工程計(jì)算工具。但是ＭＡＴＬＡＢ語(yǔ)言是一種解釋執(zhí)行的腳本語(yǔ)言，運(yùn)算速度較慢是一個(gè)比較突出的問(wèn)題。
Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ作為一門易學(xué)易用的編程語(yǔ)言，受到很多工程技術(shù)人員的青睞，其執(zhí)行速度相對(duì)較快，界面友好。因此實(shí)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(shí)現(xiàn)方法
ＭＡＴＬＡＢ提供了與Ｃ＋＋、Ｆｏｒｔｒａｎ的程序接口，并沒(méi)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(guò)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)m.panasonaic.com收集整理)通過(guò)Ｏｂｊｅｃｔ．Ｅｘｅｃｕｔｅ?ＭＡＴＬＡＢ語(yǔ)句?在程序中直接使用ＭＡＴＬＡＢ提供的函數(shù)庫(kù)和圖形庫(kù)。這種方法可以較快地編寫出程序；但在調(diào)用引擎時(shí)，會(huì)在后臺(tái)啟動(dòng)一個(gè)ＭＡＴＬＡＢ進(jìn)程，影響程序運(yùn)行速度，占用內(nèi)存。
（２）通過(guò)使用嵌入ＶＢ的矩陣函數(shù)庫(kù)ＭａｔｒｉｘＶＢ的方法。ＭａｔｒｉｘＶＢ是由原ＭａｔｈＴｏｏｌｓ公司開(kāi)發(fā)的第三方插件，利用與ＭＡＴＬＡＢ相似的函數(shù)、語(yǔ)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(yǔ)法和函數(shù)使用比較簡(jiǎn)單，編程效率很高，幾乎完全融入ＶＢ語(yǔ)言，特別對(duì)圖形的處理非常方便，彌補(bǔ)了其他方法在圖形處理上的弱點(diǎn)。安裝后，只需在打開(kāi)的工程中添加ＭａｔｒｉｘＶＢ庫(kù)即可（在工程－＞引用對(duì)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(shí)時(shí)運(yùn)算難以實(shí)現(xiàn)。
（３）借助Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋與ＭＡＴＬＡＢ的接口，將ＭＡＴＬＡＢ的程序文件（．Ｍ）編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（．ＤＬＬ），ＶＢ在代碼中調(diào)用生成的．ＤＬＬ中的函數(shù)，實(shí)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(yǔ)句，運(yùn)行速度較快，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)運(yùn)算。這種方法對(duì)開(kāi)發(fā)者在設(shè)置和編程上有一定要求，本文將詳細(xì)闡述具體實(shí)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(kāi)Ｅｄｉｔｏｒ，按照ＭＡＴＬＡＢ程序格式輸入代碼，實(shí)現(xiàn)算法，調(diào)試成功。注意：Ｍ文件必須以Ｆｕｎｃｔｉｏｎ開(kāi)始，避免在ＶＣ＋＋中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)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(yùn)行“ｍｅｘ －ｓｅｔｕｐ”，選擇Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ／Ｃ＋＋ ｖｅｒｓｉｏｎ ６．０選項(xiàng)，安裝ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ文件到ＶＣ＋＋目錄，確認(rèn)；接著運(yùn)行“ｍｂｕｉｌｄ －ｓｅｔｕｐ”，選擇Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ／Ｃ＋＋ ｖｅｒｓｉｏｎ ６．０作為本地默認(rèn)編譯器；然后在ＭＡＴＬＡＢ下運(yùn)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(xiàng)和宏文件?Ａｄｄ－ｉｎｓ ａｎｄ Ｍａｃｒｏ Ｆｉｌｅｓ?頁(yè)”，選中“ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ”。這樣，在ＶＣ＋＋工具欄出現(xiàn)ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ圖標(biāo)，在ＶＣ＋＋新建工程對(duì)話框中會(huì)出現(xiàn)“ＭＡＴＬＡＢ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｗｉｚａｒｄ”。至此連接工作完成。
·打開(kāi)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(kāi)始轉(zhuǎn)換。如果Ｍ文件沒(méi)有錯(cuò)誤，在工程文件夾中會(huì)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(qiáng)烈建議不要對(duì)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(huì)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(yǔ)句聲明這個(gè)函數(shù)。在窗體的“通用－聲明”輸入如下語(yǔ)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(yǔ)法可參看ＶＢ使用手冊(cè)）。
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(guò)程中的參數(shù)傳遞問(wèn)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(huì)造成調(diào)試?yán)щy。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(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的應(yīng)用，可以方便穩(wěn)妥地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
２ 應(yīng)用舉例
在ＶＢ中利用隨機(jī)數(shù)生成１６個(gè)１０以內(nèi)的整數(shù)，作為一個(gè)信號(hào)序列，利用ＭＡＴＬＡＢ的快速傅立葉變換函數(shù)（ＦＦＴ（））對(duì)序列進(jìn)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(shí)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(kāi)
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(yùn)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(jī)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(wú)需函數(shù)返回運(yùn)算結(jié)果，故采用調(diào)用子程序過(guò)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(guò)。ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ的混合編程，可以脫離ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境運(yùn)行，有利于程序發(fā)布及使用。通過(guò)二者結(jié)合，減少了設(shè)計(jì)算法的時(shí)間，降低了編程難度，同時(shí)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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