一 种VC++与 MATLAB混合编程的实现方法
王安红 孙志毅
(太原重型机械学院 太原 03~24)
摘 要 本文介绍了MATLAB和Vc++混合编程的三种方式，研究了采用“调用 MATLAB C／C++库”方式时，其动态链接库的导入
与设置，静态链接库的生成与设置，编译环境的设置，数据类型转换等一系列问题，为用户扩展 MATLAB应用，方便快捷的实现
MATLAB与Vc++混合编程，提高编程效率提供有益的帮助。
关键词 动态连接 编译环境 数据转换
A MEⅡICID oF HYBI P】 GR AMM G B】阴 哑 N M ILAB AND VC++
Wang Anhong Sun Zhiyi
(Ta／yuan Heavy dl ，y lnst／mte，Taiyuan 030024)
Abstract In this paper．three hybrid programming ways between MATLAB and VC++ are introduced．In the case of using MATLAB C／ C++
library，the producing and setting of Static Link Library，the setting of Dyngmic Link Library(DLL)and compiling environment and the conversing
of the data type are studied．It is hdpf~ for user to extend the application of MATLAB and to improve the efficiency of programming．
Keywords Dyngmic link Compiling environment Conversion of data
0 引 言
MATLAB是美国Mathworks公司推出的一种以矩阵为基本
编程单位的高效数值计算语言，它集科学计算、图形处理、自动
控制、信号处理、神经网络等于一体 ，受到许多学科的青睐，是
目前在工程应用中使用极为广泛的一种软件。然而，作为一种
以解释方式运行的高级语言，MATLAB的执行效率较低。为此，
M公司提供了 MATLAB和 C的接口，通过接口，用户能实现 C
与 MATLAB的混合编程，从而实现既有强大的数值计算功能又
有高度的执行效率的愿望。目前也有一些文献对 MATLAB与
vc++的混合编程进行了研究，如文献[2，3]，但它们对编译环
境的设置，动态链接库的生成与链接，特别是对混合编程中的
数据类型转换没有进行专门研究。本文将根据混合编程的实
际应用，研究总结混合编程的方法，环境配置与数据类型转换
等问题。
一 般来说，MATLAB与 c混合编程共有三种方式⋯：(1)调
用MEX文件；(2)利用 MATLAB引擎函数；(3)利用 MATLAB
C／C++数学函数库调用 MATLAB函数。其中方式(1)(2)需依
靠 MATLAB环境支持，而(3)可以脱离 MATLAB环境独立执行，
这一优点使方式(3)成为 MATLAB接口方式中作为常用的也是
最具效率的接口方式。由于(3)的最大缺点是不能利用 MAT-
LAB丰富的图形句柄，这使(3)更适合于需要进行大规模数值，
矩阵计算而没有图形输出的场合。当然，我们在分析性能、需
要画图的场合，亦可利用(2)启动 MATLAB引擎 ，通过调用其绘
图命令来实现 ，这样可弥补(3)的不足，使程序更趋完善。笔者
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在用神经网络进行语音信号的非线性处理过程中，为了利用
MATLAB强大的矩 阵处理功能，通过方式 (3)调用 MATLAB
C／C++库编写神经网络仿真程序，使程序更精练简洁，又用方
式(2)编写一专门绘图软件，在需要的场合调用，这使整个程序
既有效率又功能丰富。本文将主要介绍用方式(3)实现 MAT-
LAB与VC++混合编程中的问题。
1 库文件的生成和设置
方式(3)虽可独立于 MATLAB环境而独立执行，但此“独
立”是建立在动态或静态链接库之上的，如当发行基于vC++
6．0的 MATLAB C++数学库应用程序时，必须附带vC++6．0提
供的两个动态链接库 MsvcRT．DLL和 舱Ⅳ伽 ．DLL。对在编
译过程中需要的几个静态链接库文件用户亦必须指明其所在
路径。这种动静态连接从一定意义上也反映了利用多软件联
合编程的特点，这在VC++集成环境中是很容易实现的(当然
它亦有其优缺点，详见[4]，不在本文讨论范围之内)。对动态
链接库的设置可在VC++工作窗口中，选择菜单 PROJECI"一
SETII~G—CATGORY—CODE GENERATION，在 USE RUN—TIME
LIBRARⅥ栏 中选 MULTrIHREAD DLL即可；对几个静态链接厍
文件 libmrr~e．1ib，libmcc．1ib，libmmlh．1ib，lihnx．1ib，libnlat．1ib，
libeng．1ib，libmatpm．1ib，应该在工程文件中将其添加进去，具体
步骤在编译环境的设置中所述，需要注意的是：其中有几个静
收稿 日期．'2002—03—2o。王安红。讲师，主研领域：语音信号处理。
神经网络。
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态链接库文件事先并不存在，只在其 DEF文件中对其格式进行
了定义。若此，我们可利用 DOS命令框中的LIB命令生成。以
LIBMCC．LIB库文件的生成为例，具体格式为：
lib／deft·cj|matlabrlJ|emtcm |imlu& t libmcc ldef／ma-
chine：ix86／out：libmce．1ib／nologo)．对静态链接库文件，一旦生成
后就可反复使用，无须对每一个工程进行重新建立。
2 编译环境的设置
由方式(3)调用 MATLAB c++源程序，将它编译成可执行
程序共有二种方式-1 J：一种是通过rebuild命令；另一种是在集
成环境中直接完成。其中第一种方式虽然配置起来较方便，但
因rebuild命令没有提供相应的应用程序调试功能，随用户对应
用程序的不断修改，其编译工作需不断重复，造成不必要的麻
烦，所以这种方式比起第二种方式来说并不可取。我们将主要
介绍第二种方式：在集成环境下编译环境的配置，其中以删
工程文件的建立为例为说明，具体步骤如下：
(1)工程文件的建立 进入Microsoft VC++6．O集成
环境，选择 Fde—New菜单，选 Win32控制台程序，建立一个空
的名为 M的工程文件。
(2)头文件及链接库文件的路径设置 选择下拉
菜单 Tools-Options-Directories-Show directories for，分别在 Include
Files栏和 libraryFiles栏中加入 c：、matlabrl1、~xtem、include，
c |watl#~rll I eXtern|lib，c |matlabrl1|~xtem |include|cpp
(3)预处理宏的定义 在菜单Project-setting-catgory-
preprocessor-degmifion栏中加入宏名 MSVC，MSWlND．
(4)静态链接库文件的添加 在Project-Add to Proj~
一 Files-Insert Files to Project框中，加入c：、matlabrl1、extem、lib
＼目录下的静态库文件：libw,~!e．1ib， ．1ib，liimmtlb．1ib，lib．
nix．1ib，libmat．1ib，libmatpm．1ib，libeng．1ib．
(5)YY13M源程序的编写 在源程序中加上包含文件
静include“matlab．hpp”后就可调用 MAqI．AB C++库函数具体进
行应用程序的编写了。
3 数据类型转换
编译环境的正确配置只是为 MAq3_．AB与vc++混合编程作
好了铺垫，要真正实现 MATLAB与VC++混合编程，必须搞清楚
两者的数据类型以及两者数据类型的相互转换方法。一般来
说，数据转换包括两方 面的转换：一是C++语言数据类 型到
MAq3_．AB C++数学库数据类型的转换；一是从 MAq3_．AB c++数
学库 到 c++语 言 的转换。这两方 面 的转 换在 MATLAB与
VC++接口的三种方式中分别有不同的命令，有不同的实现方
式，在运用时都必须搞清楚。但对这三种混合编程，其数据转
换的共同点是两方面的互相转换即数据转换思想一直贯穿于
混合编程的始终。本文主要总结采用接 口方式(3)时的数据类
型的相互转换。
(1)MATLAB C++数学函数库数据类型及其创建
为了方便线性代数算法的开发，MAq3_,AB c++数学函数库
中，定义了大量的类和函数，其 中最为重要的和最为基础的类
就是类 mwArray，它相对应于 MAq3_AB中的阵列数据类型。它是
MAq3_,AB Vc++数学函数库 中最为基本的数据类型，也是使用
MAq3_,AB C++数学函数库的关键⋯。用户可以通过创建阵列
对象即mwArray类对象来实现对 MAq3_AB C++数学库函数的
调用，以实现矩阵运算。在 MAq3_AB C++数学函数库中，通过
类 mwArray对五种类型的 MAq3_AB阵列提供了支持，分别为数
值阵列，稀疏矩阵，字符矩阵，单元阵列和结构体阵列，它们有
不同的创建方法与命令。对常用的数值阵列对象的创建，可通
过使用类 mwArray的构造函数来定义，以下重点总结。
在类 mwArray中，共有 18种构造函数-1]，最常用的构造函
数有：① mwA~y A；② mwArray(int)，mwArray(double)；③ mwAr-
ray(int，int，double*，double*)，m~,XnW(im，im，im *，iI吐*)，
mwArray(int，int，unsi ed short*，um~cd short*)；④ m
(mwArray*)。其中①中的构造函数可创建一个未初始化的数
值阵列对象，如mwArray A；②中的函数可将输入的单个的双精
度实数和整数创建为 1*1的数值阵列对象，如 A=m、 (1．
40)，创建了1*1的数值阵列A，其值为1．40；③中的函数可创
建指定行数和列数以及实部和虚部数据的数值阵列对象，它是
c++向MATLABc++库数据类型转换最常用的方式 ，如通过
以下代码：
int I；
im P；
p=new int[6]；
fo~(i=O；I<6；I++)
*(P+I)=I；
mwArray C(2，3，p)
可产生阵列 C=[0 1 2 3 4 5]；
④中函数可 以通过现有 mwArrgy类对象来创建阵列对象，如
D(C)，则D=[0 1 2 3 4 5]
另外，对数值阵列创建函数如 ones()，ran&()等，其用法与
MATLAB中相应函数用法相同，只不过数据类型为 mwArmy类
对象，不再赘述。
(2)由C++到 MATLAB C++的数据类型转换
由(1)可看出，由C++到MATI_AB C++的数据类型转换，关
键是实现将c++中数据类型转换为 raw．ray类对象阵列，主要
通过(1)中②和③中的几个函数，举例如下：
double pl， p2；
pl=rlew double[6]；
p2=rlew double[12]；
for(I=O；I<6；I++)
*(pl+I)=(double)*(ppl+I)； ／／ppl：c++中float型指针变量
mwArray口rIl(2，3，p1)；
f (I=O；I<12；I++)
*(p2+I)=(double)*(pp2+I)； ／／ppl：c++中指针变量
m ~m2(3，4，p2)；
mW_． ray em3；
cm3=anl*cm2； ∥实现矩阵乘法
delete pl，pl；
(3)由MATLAB C++类型到C++类型数据转换
这种转换主要实现类 mwArray对象中数据的提取。在类
mwArray中提供了若干个数据提取成员函数，主要有 GetData()，
B血 ts瑚ar()，ExtraetData()，ToS~mg()等。因 GetData()容易导
致内存泄露，一般不建议使用。对数据类型的阵列对象一般常
用 Ex昀ctsca】ar()，ExtmetData()来完成，对字符型阵列可用 I10s_
(下转第 77页)
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采用常规的滤波和去噪，控制则是以PID为核心的算法。今后
传感器仍朝着集成化、多功能智能化传感器发展。智能型仪器
仪表和智能控制器能方便联网，有利于组成开放式 SCADA系
统。
2网络传输介质技术
监控系统是通过传输介质来传递信息的，传输介质传递信
息的速度越快 ，监控系统的响应就越灵敏 ，传递的信息也就越
多。传输介质从双绞线 、同轴电缆、光缆到视野内信号(微波、
红外线)及卫星通信等，实现从有线到无线发展，也促进了监控
系统的发展。
3开放式综合网络监控管理系统
90年代以后网络技术发展到第四阶段，即网络电脑和信息
高速公路网络阶段，计算机网络系统本身就是一个极其庞大又
复杂的综合网络系统，本身就需要一个综合网络监控管理系
统。第四代综合网络监控系统中包括大范围的环境图像监控
系统、设备监控系统、商业金融服务监控系统等。这种新一代
综合网络监控管理系统可以是几个监控系统组成，它们可以连
接到一个总线网、环形网或星形网，而且网上节点可以增加或
减少；也可以是单独的一个庞大的监控系统。几个监控系统可
以是平等的，也可以是分层的，采用什么样拓扑结构，设计者根
据具体情况决定。
4计算机监控系统集成
计算机系统应用水平不断提高，计算机硬件、软件及网络、
数据库等技术的发展，一个新的概念正在逐渐被人们接受和认
可，这就是计算机系统集成(System Integration简称 sI)。计算机
系统集成是根据应用需求，将硬件、网络、数据库及相应的应用
软件组合成为有效可用的、具有 良好性价比的计算机应用系
统。它具有(1)支撑系统的集成；(2)应用功能的集成；(3)综合
技术的集成 ；(4)多种产品设备的集成等。
5无线综合监控系统
基于 CDPD(Cellular Dislt~Packet Data)的无线上网、移动办
公、移动炒股、无线刷卡支付、无线记者站、远程环境监控及全
球卫星定位系统(GPS)在车辆定位监控调度等交通运输和道路
工程的应用。无线综合监控系统和温度控制装置正在形成，该
(上接第 l3页)
tring()来完成。另外需注意的是函数 ExtractScalar()在执行时，
将一个 M*N的阵列视为一个 1*(M*N)的阵列，而通过 E】【．
tractData()可将 mwArray类对象数据拷贝到指定的C++数组中。
举例~l-V(ppl，plp2，cml，cm2与上述(2)中一致)：
double mcl；
mcl=new double[6]；
(I=O；I<6；I++)
{
*(mcl+I)=cm1．ExtractScalar(I+1)； ∥用 ExtractScalar()进行数
据提取
*(ppi+I)=(no~)(mcl+I)； ∥转换为c++中float类型
}
double*hr．2：n double[3*4】；
cm2．Extra．Data(me2)； ∥用 ExtractData()进行数据提取
(I=O；J<12；I++)
*(pra+I)=(float)*(hr．2+I) ∥转换为float类型
系统采用无线传送，声光报警、中央控制、自动化管理。
6聚类融合控制理论
目前，提出了一种新型的智能监测控制方法——信息融合
的聚类控制(简称聚类融合控制)，不是象常规控制那样直接利
用传感器的检测数据经过某些控制算法后进行控制，而是融合
多个传感器数据并聚类成反映过程运行状况的类别，根据每一
类别所描述的过程行为特点采取相应的控制策略进行控制的
方法。它与模糊控制结合又形成了“模糊聚类融合控制”等新
的理论 。
然而，计算机监控系统也存在安全性及某些设备使用范围
的局限性等问题；在软件方面，通常采用标记检查、多级口令设
置、信息加密等技术，识别系统对自身文件和用户文件的存取
合法性 ；在信息上加载编码等技术进行巡检、保密通信来增强
系统自诊断、自恢复、自动切换等能力，以防通信线路被切断或
受占线及其它干扰，保证系统的异常处理和系统的安全性等。
从计算机技术和 自动控制技术发展状况来看。高性能控制
机系统、智能控制系统和基于网络系统的虚拟企业自动化系统
将是未来自动化的重要发展方向；随着迅速发展的智能型传感
器、执行器 、传输介质等设备的发展及新型计算机系统研制，
如：知识信息处理系统，人工神经网络计算机、光计算机 、生物
(DNA)计算机等新型计算机的研究和新的监测控制理论方法
的发展，计算机监控系统朝着智能化、网络化 、微型化、集成化、
无线化的方向发展。
参 考 文 献
[1]周德泽 袁南儿、应英，计算机智能监测控制系统的设计及应用
[M]．北京：清华大学出版社，2O02．
[2]钟才杰 、虞鸿，“计算机监控系统的应用和发展”，《电世界》，1998
(11)．
[3]王晓穗，“计算机网络监控系统的应用与发展”，《信息化》，2OOO
(12)．
[4]李文、曾明志等，“区域联网报警 自动监控系统软件设计与实现”，
《广西科学院学报》，．2001(3)．
[5]Tom M．Mitchel1．MACHINE~ NG[M]，Bo6toll：McGraw-Hill，1997．
4 结束语
为了提高编程的效率和水平，需最大限度地利用各种软件
的特长。通过VC和 MATLAB的混合编程，可将难度很高的复
杂算法研究与实际的应用结合在一起 ，使程序简洁，编程效率
提高，算法更容易实现。
参 考 文 献
[1]刘志俭，MATLAB应用程序接121用户指南，科学出版社，2OOO．
[2]储开颜、严利民、王朔中，“Vc与 MATLAB的接 121及其实现”，《计算
机工程》，2o0o(12)．
[3]石波、陈淑珍、沈海鸥，“Vc与 MATLAB接口方法的剖析”，《计算机
工程》，2ooo(3)．
[4]王世同、李强，VISUAL c++6．0编程基础，清华大学出版社，2OOO．
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