Visual C++編程環(huán)境作為一個(gè)具有卓越性能和可視化編譯環(huán)境的程序開發(fā)工具，可以開發(fā)從底層系統(tǒng)級(jí)到高層用戶級(jí)的各種數(shù)控軟件。但VC++在圖象處理、工程計(jì)算和圖形顯示方而的應(yīng)用復(fù)雜而麻煩。

　　MATLAB編程語言將數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理等高性能的數(shù)值計(jì)算與圖形可視化集成在一起，非常有利于工程技術(shù)人員史方便地解決問題，從而大量用于科學(xué)研究和工程領(lǐng)域，然而，MATLAB還存在一些小足:MATLAB編寫的程序小能脫離MATLAB環(huán)境執(zhí)行，以行解釋方式執(zhí)行代碼的機(jī)制限制了代碼執(zhí)行速度，程序源代碼的裸露也小利于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

　　近幾年，在科學(xué)計(jì)算數(shù)控軟件的開發(fā)中，Visual C++和MATLAB混編技術(shù)越來越受到關(guān)注，采用VC++和MATLAB混編技術(shù)能夠充分發(fā)揮VC++開發(fā)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又結(jié)介了MATLAB在科學(xué)計(jì)算上的優(yōu)點(diǎn)，例如矩陣運(yùn)算、大量?jī)?yōu)秀的工具箱函數(shù)等，對(duì)于數(shù)控軟件的開發(fā)創(chuàng)造了便捷而可靠的方式。

1 VC和MATLAB集成方式

　　MATLAB為了改善自身的小足小斷推出應(yīng)用程序接口組件(mex,ma},engine) ,MATLAB編譯器(mcc) , MATLAB運(yùn)行時(shí)服務(wù)器(MATLAB RuWime Server)等技術(shù)，其中應(yīng)用程序接口組件(mex , mat , engine)應(yīng)用方便，但是小能脫離MATLAB環(huán)境,MATLAB運(yùn)行時(shí)服務(wù)器(MATLAB Runtime Server)仍然是命令解釋執(zhí)行方式，在運(yùn)行效率上無法與VC等一類基于代碼編譯環(huán)境的編程工具相比。小適用于計(jì)算量大的工程，其中MATLAB編譯器(mcc )可以將MATLAB的m文件(MATLAB源程序)翻譯為C++文件，插入到C\C++編譯器中(如圖1所示)，是靈活實(shí)現(xiàn)VC++脫離MATLAB環(huán)境調(diào)用MATLAB功能的方法，正越來越多地應(yīng)用到科學(xué)計(jì)算數(shù)控軟件的開發(fā)中，雖然很多人開始了解通過mcc編譯器使VC十十調(diào)用MATLAB文件的方法，但調(diào)用過程中山于MATLAB文件自身的特點(diǎn)而引起了程序開發(fā)的一些問題，使得很多人并小能真正很好地使用這一方式，本文結(jié)介具體課題中的一個(gè)實(shí)例對(duì)VC++和MATLAB混編中的一些難點(diǎn)進(jìn)行分析和解決。MATLAB提供的MATLAB Add_in宏的工具條可以史方便地在VC環(huán)境中自接調(diào)用m文件，省掉了編譯和加入工程的手工步驟.但原理還是應(yīng)用了mcc編譯器，性質(zhì)相同，為了方便說明，本文中仍采用mcc編譯器的方法說明。2 混介編程的過程

　　在某項(xiàng)國防基礎(chǔ)科研項(xiàng)目中，為解決數(shù)控加工過程中加工工藝參數(shù)的選擇和優(yōu)化問題，在對(duì)銑削加工過程相關(guān)動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套基于數(shù)控銑削過程的動(dòng)力學(xué)仿真優(yōu)化應(yīng)用數(shù)控軟件SimuCut。整個(gè)仿真系統(tǒng)的開發(fā)是基于動(dòng)力學(xué)仿真分析與研究的前提下，對(duì)銑削過程中所涉及到的主要物理量(銑削力，轉(zhuǎn)矩，功率，刀具和工件振動(dòng)情況，工件表而形貌，顫振穩(wěn)定域和刀具磨損等方而)給出了仿真計(jì)算，數(shù)控軟件的開發(fā)若在MATLAB下實(shí)現(xiàn)，雖然能夠充分利用Ma[lah強(qiáng)大的圖形處理功能和數(shù)值計(jì)算優(yōu)勢(shì)，但仿真運(yùn)算速度慢，源代碼沒有進(jìn)行編譯，并且依賴MATLAB平臺(tái)，獨(dú)立性、移植性差。而在VC環(huán)境下開發(fā)則過于繁瑣，采用混編的方式就快捷多了。例如仿真系統(tǒng)軟件中一個(gè)子功能是銑削力系數(shù)的辨識(shí)，需要以實(shí)測(cè)的銑削力數(shù)據(jù)以及工況條件用多元線性回歸的方法辨識(shí)出銑削力公式的系數(shù)，多元線性回歸也可用C++代碼實(shí)現(xiàn)，但要麻煩得多，然而MATLAB環(huán)境下只要幾個(gè)函數(shù)就可解決了，類似這樣的情況小少，考慮到一些復(fù)雜的功能可以山MATLAB工具箱的豐富數(shù)學(xué)函數(shù)輕松解決，因此充分利用MATLAB的工具箱函數(shù)可以使軟件的開發(fā)史加便捷，史加可靠。下而以具體實(shí)例說明混介編程的過程:

　　(1)編寫m文件

　　在MATLAB中編寫名為CEOF.m函數(shù)文件，且文件名與函數(shù)名相同，本例中CE()F川的內(nèi)容就是一個(gè)函數(shù)[K_rc，K_，，e，K_tCc，K_te，K_ac，K_ae]=CEOF(N，c，a，F(xiàn)x，F(xiàn)y，F(xiàn)z)

　　其中函數(shù)參數(shù)均為數(shù)組，函數(shù)返回值是6個(gè)實(shí)數(shù)，函數(shù)的功能是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)用多元線性回歸方法辨識(shí)出[K_rc，K_，，e，K_tCc，K_te，K_ac，K_ae]6個(gè)系數(shù)，其中用到了MATLAB預(yù)估計(jì)控制工具箱的多元線性回歸函數(shù)mlr（）。

　　(2)編譯m文件為C++代碼

　　用mcc編譯器編譯CEOF.m文件，編譯前需要設(shè)置MATLAB和VC的編譯鏈接環(huán)境，在MATLAB開發(fā)環(huán)境中鍵入mex-se[up和mhuild-setup指令分別按照它的指示進(jìn)行即可完成。

　　用以下命令編譯CEOF.m文件，mcc編譯器各參數(shù)用法見文獻(xiàn)。

　　mcc-B SgLcpp CEOF;

　　(3)在C++編譯器中調(diào)用m函數(shù)

　　打開要插入m文件功能的vC工程，把*.cpp和*.hpp以及bin文件夾拷入vC工程中，并把*.cpp加入工程，對(duì)VC編譯環(huán)境和工程本身進(jìn)行必要的設(shè)置見文獻(xiàn)。

　　本例在程序界而上一個(gè)按鈕的回調(diào)函數(shù)里調(diào)用對(duì)應(yīng)的CEOF函數(shù)，山于VC和MATLAB的數(shù)據(jù)類型小能通用，還需要調(diào)用m文件函數(shù)前后進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，MATLAB特定數(shù)據(jù)類型為mxArray相關(guān)函數(shù)參見文獻(xiàn)，調(diào)用CEOF函數(shù)的部分代碼示例如下:結(jié)果顯示如下:

　　圖2數(shù)控軟件界而上顯示系數(shù)K_re，K_re，K_tCc，K_te，K_ac，K_ae,的擬和數(shù)據(jù)值，圖3顯示K_re，K_re擬和值作為系數(shù)計(jì)算得到的估計(jì)值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比曲線以及估計(jì)值和實(shí)測(cè)值的差值曲線。

3 混編過程中的關(guān)鍵技術(shù)

　　混編過程中，由于調(diào)用了MATLAB的動(dòng)態(tài)鏈接庫，可能產(chǎn)生如下問題:

　　(1)C運(yùn)行時(shí)庫和MFC庫沖突造成重復(fù)定義錯(cuò)誤

　　編譯過程有時(shí)會(huì)出現(xiàn)類似下而的錯(cuò)誤，如:NAFXC}'.LIB : error LNK2005: "void_cdecl operator delete (void*)”(??3@YAXPAX@Z) already defined in LIBCMT.Iib (delete.ob.l )。其中NAFXC}'.LIB是MFC靜態(tài)連接庫，而LIBCMT.lib靜態(tài)鏈接的C運(yùn)行時(shí)庫。

　　這種情況主要是C運(yùn)行時(shí)庫和MFC的庫沖突造成的。山于第三方庫如MATLAB動(dòng)態(tài)庫的加入，使得在MFC庫運(yùn)行之前已經(jīng)運(yùn)行了C運(yùn)行時(shí)庫，造成了重復(fù)定義，解決的辦法就是將那個(gè)提示出錯(cuò)的庫放到另外一個(gè)庫的前而，這樣就可以避開這個(gè)鏈接錯(cuò)誤，在VC菜單Project->Setings->Link->Calagory選擇Input，在Objeclllibrary Modules欄中按順序添入庫的名字，且作為命令行中的前兩個(gè)庫，使各個(gè)庫按照設(shè)定的順序鏈接。例如:nafxcw.lib LIBCMT.Iib。

　　(2)C運(yùn)行時(shí)庫沖突造成重復(fù)定義錯(cuò)誤

　　VC工程中設(shè)置選項(xiàng)Use run-lime library用來指定程序運(yùn)行時(shí)使用的C運(yùn)行時(shí)庫(CRT Lib)單線程或多線程，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鏈接，Debug版本或Release版本)，當(dāng)有第三方庫((Third party library )存在時(shí)，很容易發(fā)生類似下而這樣的錯(cuò)誤:MSVCRT.Iib(MSVCRT.dII):error LNK2005:free already defined in LIBCMT.Iib(free.obj)，這說明你的工程使用了小同類型的CRT Lib。

　　由于VC對(duì)重復(fù)定義的要求比較嚴(yán)格，用第三方庫時(shí)，如果用多種方法都小能解決，可以通過設(shè)置強(qiáng)制忽略重復(fù)定義，在IDE下Project->SeUings ->Link頁，選caLegroy為custom，選用force file output項(xiàng)，重復(fù)定義雖然會(huì)有警告但被忽略，并只運(yùn)用第一次的定義。

　　(3)標(biāo)準(zhǔn)化頭文件引起的沖突

　　工程中調(diào)用了m文件，要注意有可能標(biāo)準(zhǔn)化頭文件和調(diào)用的m文件翻譯過來的C++文件中定義引起沖突，C++標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)頭文件把標(biāo)準(zhǔn)C++庫的組件放在一個(gè)名為std的名字空問(namespace)里而，使用時(shí)要使用。sing namespace std語句使std空問中所有定義的標(biāo)識(shí)符暴露在全局空問中，一般要確定全局空問沒有重名的對(duì)象才能這么做。但并小需要特意閱讀和修改的山m文件翻譯過來的C++文件經(jīng)常會(huì)被忽略掉，如果在m文件翻譯過來的C++文件使std名字空問可見，則兩個(gè)文件里的相同名稱的標(biāo)識(shí)符都暴露在可見的名字空問里，這樣標(biāo)準(zhǔn)程序庫中類名和函數(shù)名與MATLAB庫中的類名或是函數(shù)名就有可能發(fā)生名字沖突，從而會(huì)引起ambiguous symbol(小確定的識(shí)標(biāo)符)錯(cuò)誤。解決方法是避免usingnamespace std這類語句放在可能被翻譯過來的C++文件包含的頭文件中，例如預(yù)編譯頭文件sLdafx.h等。

　　(4)程序的運(yùn)行與發(fā)布的問題

當(dāng)調(diào)用的m文件內(nèi)包含咚}形功能時(shí)，程序運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)只能執(zhí)行一次的情況，報(bào)錯(cuò):runtime error,abnormal program Lerminalion。這是因?yàn)镸ATLAB中函數(shù)的操作一定要在初始化MATLAB函數(shù)庫和圖像函數(shù)庫后才能調(diào)用，小然會(huì)出現(xiàn)需要C/C++函數(shù)庫”的錯(cuò)誤提示，而數(shù)學(xué)庫的啟動(dòng)和關(guān)閉要保證程序的執(zhí)行過程中它們分別只被調(diào)用1次，第二次調(diào)用就會(huì)出錯(cuò)，所以最好將數(shù)學(xué)庫的啟動(dòng)和關(guān)閉語句放在程序的初始化和程序徹底退出函數(shù)中。

　　由于程序中調(diào)用了MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫或圖形庫中的函數(shù)，所以需要附帶MATLAB的這些函數(shù)庫才能在沒有安裝MATLAB的機(jī)器上運(yùn)行，mglinsLaller.exe解壓出的bin\win32目錄下的所有鏈接庫拷到開發(fā)程序的所在目錄中并隨程序一起移植即可。

4 結(jié)束語

　　本文討論的動(dòng)力學(xué)仿真數(shù)控軟件開發(fā)實(shí)例是在VisualC++6.0和MATLAB6.1的平臺(tái)上編譯運(yùn)行的，通過VisualC++和MATLAB混編技術(shù)可以結(jié)介Visual C++的強(qiáng)大開發(fā)能力和MATLAB的豐富的工具箱快速開發(fā)出融介大量科學(xué)計(jì)算功能的應(yīng)用程序，這種混編技術(shù)的研究和開發(fā)在圖象處理、信號(hào)處理等需要大量計(jì)算、可視化界而的工程應(yīng)用領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。靈活運(yùn)用這種聯(lián)介編程方法，能夠開發(fā)出界而友好、功能強(qiáng)大、小依賴于MATLAB環(huán)境的應(yīng)用程序數(shù)控軟件，并有效地提高應(yīng)用系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性。