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| Matlab 与 C++ 结合的有效途径 | |||||
作者：林 岚 等 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2004-7-27  |
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关键词 Matlab Visual C++ Matcom ECG 1 工程设计软件Matlab特点分析 Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面友好的用户环境。它还包括了ToolBox(工具箱)的各类问题的求解工具，可用来求解特定学科的问题。其特点是： (1)可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数，从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2)易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3)高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅立叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab源代码相当于70万行C代码。 由于Matlab具有如此之多的特点，在欧美高等院校，Matlab已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；在研究单位、工业部门，Matlab也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题。 然而Matlab自身所存在的某些缺点限制了它的应用范围。 (1)Matlab是一种解释性语言，因此它的实时效率是相当差的。例如在笔者所从事的一个心电信号处理项目中，采用Matlab语言来处理5分钟的心电数据，在486/66系统机上需要25分钟，而同样的算法，用C语言实现，仅需30多秒。由此可见，Matlab的语言执行效率是比较低的。 (2)Matlab程序不能脱离其环境运行，因此它不能被用于开发商用软件。 (3)Matlab程序可以被直接看到 2 Matcom:Matlab与C++的完美结合 MathTools公司推出的Matcom(可于http://www.mathtools.com处获取)可以说是以上问题的完美解决。它可将Matlab的源代码译成同等功能的C++源码。既保持了Matlab的优良算法，又保持了C++的高执行效率。 下面将详细介绍如何使Matlab与C++接口。 运行环境： Matcom 3.0 Matlab 5.1 Visual C++ 5.0 中文Windows 95 PC:486/66 (1)首先应设置Matcom所对应的编译器类型、数据类型。 (2)将你所需要的.M文件翻译成C源码。 在这里将用一个简单的滤波器Matlab源程序： Lin.m b=［1 2 1］; a=［1 -1.58 0.64］;n=50; x=［1, ones(1,n-1)］; y=filter(b,a,x); plot(y./70,'*'); hold on plot(x,'.'); grid; 下面给出了经Matcom翻译后的C++源程序。Lin.cpp M b("b",0,0); M a("a",0,0); M n("n",0,0); M x("x",0,0); M y("y",0,0); b=(BR(1.0),2.0,1.0); a=(BR(1.0),-1.58,0.64); n=50.0; x=(BR(1.0),ones(1.0,n-1.0)); y=filter(b,a,x); plot(rdivide(y,70.0),TM("*")); hold(TM("on")); plot(x,TM(".")); grid(); (3)Visual C++环境设置。 在Visual C++中的"Project / Settings / C, C++ / Preprocessor /Additional include subdirectories" 中填入当前Matcom所处的路径.。（如"c:\matcom\"）在Visual C++中的工程窗口处" "Project / Add to Project / Files".加入mlibvc0.lib库文件。 (4)修改C++源代码。 注意： ①在头文件处应包含matlib.h. #define MLIB 0 #include "matlib.h." ②在类成员函数CMfcApp::InitInstance中调用. InitM启动对Matlab函数的调用。 BOOL CEcgstarApp::InitInstance() { TRACE0("initM\n"); initM(stin,stout,sterr); ...... } ③在类构造函数CMfcApp::CMfcApp.中不要调用任何Matlab函数 ④在类构造函数CMfcApp::～CmfcApp中调用exitM结束对Matlab函数的调用。 CEcgstarApp::～CEcgstarApp() { exitM(); } ⑤在程序中合适的位置插入经Matcom翻译过后的C++源码。 ⑥编译工程文件，就可得到你所需的结果。 3 结束语 笔者在从事生物医学工程ECG信号的检测与处理项目中，对采用不同方法完成同一任务在代码量和运行时间上进行了比较，如表1、表2所列。 表1 ECG检测核心算法代码量 全部用C++编写 全部用Matlab编写 用Matcom转换后的C编写 约3400行 约400行 约600行 表2 ECG检测核心算法运行时间 全部用C++编写 全部用Matlab编写 用Matcom转换后的C编写 约30秒 约25分钟 约1分钟 由此可见，采用Matcom进行程序设计，这是一种时间、效率上的极好的折衷，它使得你可以将更多的时间放在项目关键问题的思考上，而不是放在算法的实现和程序的编码中，对于广大工程技术人员的开发工作是十分有益的。 |
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