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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。關鍵詞： ＶＢ ＶＣ＋＋ ＭＡＴＬＡＢ ＤＬＬ 編譯 ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ
ＭＡＴＬＡＢ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司開發的科學計算環境，具有強大的計算繪圖能力，提供大量的函數庫、工具箱，幾乎涵蓋了所有的工程計算領域，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作為一門易學易用的編程語言，受到很多工程技術人員的青睞，其執行速度相對較快，界面友好。因此實現ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ混合編程，可以為科研工作和工程應用提供有力的技術支持。
１ 基本思路及實現方法
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m.baimashangsha.com收集整理)通過Ｏｂｊｅｃｔ．Ｅｘｅｃｕｔｅ?ＭＡＴＬＡＢ語句?在程序中直接使用ＭＡＴＬＡＢ提供的函數庫和圖形庫。這種方法可以較快地編寫出程序；但在調用引擎時，會在后臺啟動一個ＭＡＴＬＡＢ進程，影響程序運行速度，占用內存。
（２）通過使用嵌入ＶＢ的矩陣函數庫ＭａｔｒｉｘＶＢ的方法。ＭａｔｒｉｘＶＢ是由原ＭａｔｈＴｏｏｌｓ公司開發的第三方插件，利用與ＭＡＴＬＡＢ相似的函數、語法嵌入到ＶＢ中，可以象使用ＶＢ的函數、命令一樣使用ＭＡＴＬＡＢ函數。這種方法語法和函數使用比較簡單，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行，執行效率較低，實時運算難以實現。
（３）借助Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋與ＭＡＴＬＡＢ的接口，將ＭＡＴＬＡＢ的程序文件（．Ｍ）編譯為動態鏈接庫（．ＤＬＬ），ＶＢ在代碼中調用生成的．ＤＬＬ中的函數，實現算法，便于用戶脫離ＭＡＴＬＡＢ環境使用。由于算法部分采用Ｃ＋＋語句，運行速度較快，可應用于實時運算。這種方法對開發者在設置和編程上有一定要求，本文將詳細闡述具體實現步驟。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，實現算法，調試成功。注意：Ｍ文件必須以Ｆｕｎｃｔｉｏｎ開始，避免在ＶＣ＋＋中出現轉換錯誤。
第二步，使用ＭＡＴＬＡＢ６．０新提供的編譯插件ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ在ＶＣ＋＋中轉換為Ｃ文件。在轉換前做好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ＭＡＴＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｎ圖標，在ＶＣ＋＋新建工程對話框中會出現“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中調用ＤＬＬ文件。在第二步生成的Ｃ代碼中找到所要的接口函數，注意大小寫，記下函數名。在ＶＢ中使用Ｄｅｃｌａｒｅ語句聲明這個函數。在窗體的“通用－聲明”輸入如下語法：
Ｄｅｃｌａｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ／Ｓｕｂ ＜函
數名＞ Ｌｉｂ “＜ｄｌｌ文件名＞”Ａｌｉａｓ “＜函數名＞” ?＜參數表＞? ａｓ ＜ｔｙｐｅ＞（具體語法可參看ＶＢ使用手冊）。
在程序代碼中直接調用聲明的函數即可。需要注意的是函數調用過程中的參數傳遞問題。由于ＶＢ和Ｃ的數據類型以及參數傳遞形式不太一樣，傳遞不當，可能會造成調試困難。特別是ＭＡＴＬＡＢ中用到的大量矩陣（數組）參數，調用需十分當心。本文在下面例子中采用文件方式傳遞參數，利用ＶＢ和ＭＡＴＬＡＢ的文件讀寫功能傳遞數組參數，對于實時性要求不高的應用，可以方便穩妥地實現數據傳遞。
２ 應用舉例
在ＶＢ中利用隨機數生成１６個１０以內的整數，作為一個信號序列，利用ＭＡＴＬＡＢ的快速傅立葉變換函數（ＦＦＴ（））對序列進行變換，再將變換結果傳遞回ＶＢ，并顯示在窗體上。
在ＭＡＴＬＡＢ中編輯好Ｍ文件（ｔｅｓｔ．ｍ），實現讀取序列文件及ＦＦＴ并寫回序列文件，調試成功。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＋＋中轉換為ｔｅｓｔ．ｃ文件，找到接口函數，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：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｄｅｃｌａｒｅ Ｓｕｂ ｍｌｆＴｅｓｔ Ｌｉｂ ″Ｇ?＼ｔｅｓｔ＼ｄｌｌ＼ｄｌｌ．ｄｌｌ″ ??
調用該函數的事件代碼：
Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ Ｃｏｍｍａｎｄ２＿Ｃｌｉｃｋ()
ＭｌｆＴｅｓｔ ＇調用函數
Ｅｎｄ Ｓｕｂ
本例中未向函數傳遞參數，也無需函數返回運算結果，故采用調用子程序過程（Ｓｕｂ）方式直接調用。結果由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下調試通過。ＶＢ與ＭＡＴＬＡＢ的混合編程，可以脫離ＭＡＴＬＡＢ環境運行，有利于程序發布及使用。通過二者結合，減少了設計算法的時間，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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