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Delphi与Matlab混合编程的设计与实现 张宏伟，许晓兵，吕文元
（上海大学大学 管理学院，上海 200093）
摘要：本文介绍了Delphi和Matlab进行混合编程的四种方案。重点介绍了Matlab作为自动化服务器和COM组件两种编程方案的步骤和实例。
一、引言
Matlab是MathWorks公司开发的高性能的科学与工程计算软件。它在数值计算、自动控制、信号处理、神经网络等领域有着广泛的应用。Matlab被称为“草稿式”语言，简单易学，编程效率高、可扩充性强。然而Matlab运行效率低、源代码保密性差等缺点限制了它作为通用软件开发平台。Delphi是Borland公司开发的通用开发工具。“真正的程序员用C，聪明的程序员用Delphi”，这是对Delphi的最经典评价。Delphi是面向对象的开发工具，编译效率高、功能强大。
Matlab的强大主要体现在它的开放性和可扩展性，以及众多面向不同领域的工具箱。Matlab提供一些接口简化Matlab与其他开发工具的交互。Delphi与Matlab进行混合编程可以有效地发挥Matlab的数值分析的强项和Delphi编程简洁高效的特点。 二、Delphi调用Matlab的方案
Delphi调用Matlab主要有以下几种方案：
①Matlab自动化服务器。自动化服务器的核心是包含基于Idispatch的接口。Matlab作为自动化服务器，可以被Windows平台上任何可以作为自动化控制器的应用程序使用，调用需要Matlab环境。
②Matlab引擎。Matlab本身没有提供和Delphi之间的接口程序,但是可以利用Matlab 和VC 之间的接口函数，在 VC 下利用Matlab 引擎做成DLL供Delphi调用。Matlab引擎与后台Matlab服务器建立连接，实现命令和数据信息的传递。这种方式需要Matlab在后台运行，离不开Matlab环境。这不利于软件的开发，但是它可以充分利用Matlab的功能，包括调用工具箱函数和图形函数。
③调用Mideva生成的动态链接库。Mideva是MathTools推出的Matlab编译开发平台，提供对Matlab程序的解释执行和开发环境支持。其最主要特点是能够将M文件转化为C语言代码，并通过C++将其编译成可执行程序或DLL。用Mideva生成的DLL一般不能直接使用，需要用VC对其进行封装成DLL供Delphi调用。这种实现脱离Matlab运行环境，便于软件的发布和移植。
④调用COM接口编程。利用Matlab的COM Builder工具可以将所需的Matlab功能自动转化为一个COM组件，供其它应用程序调用，这种方式可以脱离Matlab环境运行。
第二种和第三种方案实现相似，都需要把对Matlab的调用用VC封装成动态链接库，然后Delphi调用动态链接库实现混合编程，在[2]中对这两种方案作了详细的介绍。本文主要介绍第一和第四种方案
三 方案实现举例 1. 自动化服务方案
自动化服务器是可以供其它应用程序驱动的组件。通过Matlab的自动化服务器，其他的应用程序可以执行Matlab命令，并可以向Matlab工作空间传递和获取操作数据。客户程序获取和控制Matlab服务器步骤如下：
（1）初始化自动化服务器。Matlab提供自动化对象的名称是MATLAB.Application。获取Matlab对象，在Delphi中语句实现为：
mHandle = CreateOleObject(MATLAB.Application) （2）操作Matlab自动化对象。自动化函数对象主要有： Execute：调用Matlab命令；
MinimizeCommmandWindow，maximizeCommandWindow：最小化，最大化自动化服务器； GetCharArray，GetFullMatrix，GetWorkspaceData：获取自动化服务器空间数组数据；
PutCharArray，PutFullMatrix，PutWorkspaceData：设置自动化服务器空间数组数据； （3）释放Matlab自动化对象。在Delphi中调用语句为： mHandle.Quit
2. 自动化服务器实现举例
下面以一个简单的画图程序为例介绍Matlab的调用。
（1）在Matlab环境下编写一个M文件，文件名为drawexample.m，其源代码为： function [out] = drawexample(n)
rdata=[2 5 64 75 89 97 111 130 155 166 241 260]; histfit(rdata,n); out=n;
把drawexample.m放置在Matlab的搜索路径下，否则程序不能执行出正确结果。 （2）Delphi中建立调用自动化功能项目。
首先，启动Delphi，在“File”菜单中选择“New Application”，生成一个应用程序。在界面上放置一个按钮。 其次，在Uses单元中加入comobj单元，在界面上双击按钮，编辑该按钮的事件，修改其代码如下： procedure TForm1.btn1Click(Sender: TObject); var
oReal: OleVariant; oImage: OleVariant; Result: string; num: Integer; mHandle: OleVariant; begin
mHandle := CreateoleObject('Matlab.Application');//创建自动化服务器对象 mHandle.MinimizeCommandWindow;//最小化服务器对象 num := 5;//设置调用参数
oReal := VarArrayCreate([1, 1], varDouble); oImage := VarArrayCreate([1, 1], varDouble); oReal[1] := num;
mHandle.PutFullmatrix('n', 'base', VarArrayRef(oReal), VararrayRef(oImage)); mHandle.Execute('c=drawexample(n)'); Result := mHandle.Execute('c');
ShowMessage(Result);//显示调用返回的结果 mHandle.Quit; //关闭自动化对象 end;
编译并执行可以看到运行结果如图1所示： 图一 Delphi调用Matlab自动化服务器例子 3. COM接口方案
COM为组件和应用程序通讯提供了统一的标准，是一种通用的对象接口，任何语言只要按照这种接口标准，就可以实现相互调用，可以把组建看成“搭建”软件的积木块。Delphi调用Matlab提供的COM组件步骤如下：
（1）建立COM对象，通过Delphi自带的COM Builder工具可以方便地生成COM对象。 （2）在Dephi中引用COM对象。 （3）编写代码实现对COM对象的调用。
为了保证能被其他编译器调用，需要做一个准备工作，打开一个dos窗口，进入$Matlab$/bin/win32（$Matlab$为Matlab的安装目录）输入regsvr32 mwcomutil.dll，即对mwcomutil.dll进行注册（Matlab的任何COM组件都要用到这个DLL）。
4. COM接口方案举例
仍以drawexample.m为例，生成COM组件。 （1）创建COM组件
在Matlab命令行中输入comtool，打开Matlab Builder。在“File”菜单中选择“New Project”，在“Component name”里填上“drawcom”，点击“OK”按钮。
点击“Add File”按钮，选择drawexample.m文件加入工程。 点击“Build”菜单的“COM Object”。
默认情况下在Matlab的工作目录下生成一个drawcom的文件夹，编译成功后，就会在drawcom\\distrib\\文件夹下生成有comtest_1_0.dll文件，它就是生成的COM组件，编译时Matlab已经对此DLL进行了注册。
（2）Delphi调用COM组件
首先，启动Delphi，在“File”菜单中选择“New Application”，生成一个应用程序。在界面上放置一个按钮。 其次，在“Project”菜单中选择“Import Type Library…”。在“Import Type Library”界面选择刚生成comtest_1_0.dll文件，点击“Install…”按钮。
在组件面板中找到ActiveX选项卡，把组件drawcomclass放到界面上。命名为drawcom1，在界面上双击按钮，编辑该按钮的事件，修改其代码如下： procedure TForm1.btn1Click(Sender: TObject); var
c , n : OleVariant; begin
n :=4.0;//注意不能写成4 drawcom1.drawexample(1,c,n); end;
实现的效果和图一相同。 四、结束语
本文讨论了Delphi与Matlab的混合编程，主要集中讨论在Delphi中调用Matlab的自动化服务器和COM两种方法，并给出了2个例子。可以看出，通过混合编程，可以把两者的优势充分地结合起来,既有效地利用了Delphi 强大的可视化编程的功能，同时也充分利用了Matlab强大的运算能力,使得编程者不必重新编写复杂的算法,从而极大程度地提高了编程的效率。
参考文献
[1] 瀚海星云 论坛[EB/OL]. http://bbs.ustc.edu.cn/main.html,2006-07-15. [2] 杨高波,亓波. 精通MATLAB 7.0混合编程[M].北京：电子工业出版社.2006.
Visual C++2005生成可用的matlab DLL的步骤
为了在delphi 7.0中使用matlab函数，决定做一个DLL，原理是利用matlab提供的引擎，在delphi中调用DLL后，DLL激活matlab引擎，把delphi中输入的matlab指令提供给matlab执行，执行完毕后，再将数据通过DLL传回Delphi。 所以第一步要整一个delphi可用的dll出来，这里选择用VC2005来做这个dll。步骤如下： 一、在VC2005中新建一个DLL项目。（VC是中文版，matlab是r2007a版本） 二、编译器环境设置：
1、项目->属性->配置属性对话框->C/C++->常规->在“附加包含目录”中填入： F:\\Program Files\\MATLAB\\R2007a\\extern\\include
目的是为了让VC能认识matlab引擎以及一些matlab特有的函数。 2、项目->属性->配置属性对话框->链接器->常规->在“附加库目录”中填入： F:\\Program Files\\MATLAB\\R2007a\\extern\\lib\\win32\\microsoft 3、项目->属性->配置属性对话框->链接器->常规->在“附加依赖项”中填入： Libeng.lib libmx.lib libmex.lib libmat.lib 三、新建CPP文件，命名为DelphiMatlab： 我写的程序如下：
// DelphiMatlab.cpp : 定义 DLL 应用程序的入口点。 #include
#include \申明要用到matlab引擎 #ifdef _MANAGED
#pragma managed(push, off) #endif
BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved ) {
return TRUE; }
#ifdef _MANAGED #pragma managed(pop) #endif
engine *ep=NULL; //Matlab引擎,全局变量
mxArray *PA=NULL; //Matlab数组指针。可根据需要定义多个mxArray指针变量