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一、引言
MATLAB是一种高效率的科学工程计算语言，它在矩阵运算、数值计算、数字信号处理、系统识别、自动控制、神经网络、遗传算法、支持向量机、图形显示等方面比其他语言有无法比拟的优势，目前它已成为研究人员必不可少的工具软件。Delphi语言是一种功能强大的面向对象编程语言，具有快速开发、易学易用、界面制作美观方便等优点。
但MATLAB交互性能较差，程序的通用不强，从而导致其效率降低，而Delphi在数值处理分析和算法工具等方面的开发难度大，其能力远远低于MATLAB语言，为此，将两者结合运用，可实现优势互补，获得更大的效益。由于MATLAB与Delphi软件本身并没有提供数据互调的接口，所以关于如何实现两者的接口成为目前研究的热门问题。
COM(Component Object Model)为Windows提供的一种面向对象的、可扩充的通信协议，本系统采用MATLAB自带的COM Builder来生成COM组件，从而实现MATLAB与Delphi之间的数据通信，经反复试验表明，该方法开发过程相对简单，使用简便，是值得提倡的一种好方法。
二、外部编译器
在应用MATLAB COM Builder编译生成COM组件之前，应先安装外部编译器，因为MATLAB COM Builder只能借助于外部编译器才能编译生成COM组件。MATLAB COM Builder只支持下列编译器：Borland C++ Builder (3, 4, 5,6)、Microsoft Visual Studio (5.0, 6.0)及Microsoft Visual Studio.NET。笔者使用的是Microsoft Visual Studio 6.0编译器。
三、MATLAB编译环境的配置
在首次使用MATLAB COM Builder编译生成COM组件前，必须对MATLAB COM Builder所使用的外部编译器进行配置。方法是：启动MATLAB，在Command Window中输入命令mex-setup后按回车，会显示下列信息：
Select a compiler:
[1] Lcc C version 2.4 in D:\MATLAB\sys\lcc
[2] Microsoft Visual C/C++ version 6.0 in D:\Program Files\Microsoft Visual Studio
[0] None
Compiler:
提示用户选择外部编译器，输入2，表示选择Microsoft Visual Studio 6.0为外部编译器，然后回车，会显示许多编译器设置的有关信息，并说明使用MATLAB Visual Studio 添加MATLAB C/C++ Compiler的方法，同时要求使用cd与mccsavepath命令设置MATLAB为编译器提供的搜索路径。
假如工作路径为e:\matlab（M文件也要存放在该文件夹中），在Command Window中输入cd(‘e:\matlab’);按回车，接着输入mccsavepath;再按回车，保存当前路径。
四、COM组件
1. 编辑M文件
根据实际应用编辑M文件。MATLAB COM Builder编译的只能是函数文件，即以function开头的文件，不能是脚本文件。通过MATLAB的M文本编辑器来编辑M文件，可以单击MATLAB桌面上的New M-File图标，或单击菜单File→New→M-File，打开空白的M文件编辑器。将编辑好的M文件保存到设置的MATLAB路径下（本文为e:\matlab）。
为全面展现M文件与其编译生成的COM组件的对应关系，本文以学习与工程上广泛应用的最小二乘曲线拟合为例来说明。对于曲线拟合，MATLAB只需要几句代码，而如果直接在Delphi中编程则十分复杂。M文件取名为curvefit（文件名必须与函数名一致），其代码如下：
function [p,z]=curvefit(x,y)
global N;
p=polyfit(x, y, N);
xi=linspace(0, 1, 100);
z=polyval(p, xi);
plot(x, y, ' o ' , x, y, xi, z, ' k- ' )
xlabel(' x '), ylabel(' y=f(x) '), title('曲线拟合')
该函数有两个输入变量x与y，为需拟合的数据组；还有两个输出变量p与z，p为拟合曲线；N为拟合曲线的阶次。该函数的功能为接受用户设定的拟合数据与曲线阶次，执行拟合，并将拟合效果图与拟合曲线传给用户。该函数虽然简单，但几乎包含了所有动态接口方法，具有代表性。
2. 启动MATLAB COM Builder
首先启功MATLAB，在Command Window中输入命令comtool后按回车，或者在MATLAB窗口的左下角点击Start按钮，然后MATLAB→ MATLAB COM Builde→MATLAB COM Builder，此过程如图1所示。上述两个方法均可以启动MATLAB COM Builder，其窗口如图2所示。 
图1 MATLAB COM Builder启动操作过程 图2 MATLAB COM Builder窗口
3. 编译M文件
在MATLAB COM Builder中点击File菜单，选择New Project…，弹出New Project Settings窗口；在Component name文本框中输入要生成的COM组件的名字，如curfitclass，输入后会自动产生curfitclass类，并在Classes中出现，可使用Add、Remove增加或删除类；Project version是为了用户方便地管理自己所生成的COM组件而设置的，通过这个版本号，用户可以方便地区分不同时期制作的相同名字的COM组件；Project directory是整个工程存放的目录；因为C代码性能较好，在Compile code in里面推荐选择C；在Compiler options选项框中有三个选项，Use Handle Graphics Library表示使用MATLAB的图形库，即使用画图功能；Build debug version表示生成调试版本的COM组件，调试版本的COM组件在调试的时候如果有错误发生，就会有相应的错误提示信息，可以方便地定位错误发生的地方，而不是Debug版本的COM在出错时不会给出任何的错误提示信息；Show verbose output表示在编译生成COM组件的时候输出详细的过程信息。New Project Settings窗口的设置如图3所示。
New Project Settings窗口设置完毕并点击OK后，需要向建立的类中添加M文件，其方法是在Project Files里面选中要操作的类，单击Add File按钮添加现成的(预先编写好的)m函数文件。本文需把curvefit.m文件加入，这样就为类添加了一个方法。所有函数添加完毕之后，就可以使用菜单Build→COM Object或者单击按纽Build进行编译。当Build Status中出现Standalone DLL build complete.时，表示COM组件已经编译完成，如图4所示。编译完毕之后会建立一个以类命名的文件夹，里面又包含两个文件夹：一个是src，里面存放的是一些中间文件；一个是distrib，里面就是动态链接库形式的COM组件文件，即我们需要的DLL文件。在编译完毕之后，MATLAB会自动注册生成的组件。 
图3 New Project Settings设置窗口 图4 COM组件编译完成信息
单击Component→Component Info…可以查看所建组件的详细信息，如图5所示，其中包括组件中的类、方法、属性、事件等。类curfitclass包括方法curvefit()、属性N。可以看出，只需按一定格式设计M文件，COM组件就会自动转换：M文件中的函数被编译为方法，用global声明的全局变量编译为属性，包含注释“%#event”的函数则被声明为事件。
 
图5 生成的COM组件信息 图6 Delphi中COM组件的安装
五、动态调用COM的组件
1. 安装COM组件
启动Delphi，点击Delphi的Project→Impot Type Library…，出现如图6所示的界面。在上面的窗口中找到curfitclass 1.0 Type Library [Version1.0]，然后点击Install…按钮就在ActiveX类组件页中出现curfitclass组件，如图7所示，此时就可以应用该组件了。
 
图7 位于ActiveX类中的curfitclass组件
2. 应用COM组件
在Delphi中新建工程Project1，按图8布置Form1窗体，其中部分组件功能如下表所示。实现的核心代码如下：
Form1中的组件表
|
组件 |
设置 |
功能 |
|
curfitclass1 |
无 |
调用MATLAB |
|
Edit1 |
Text为空 |
输入拟合数据组个数 |
|
Edit2 |
Text为空 |
输入拟合曲线阶次 |
|
Edit3 |
Text为空 |
输出拟合曲线 |
|
Button1 |
Caption为“确定” |
建立数据输入文本框 |
|
Button2 |
Caption为“拟合” |
执行COM组件并传递数据 |
图8 窗体布置
var
Form1: TForm1;
arredt:array[1..11] of TEdit; //声明文本框组件数组；
implementation
{$R *.dfm}
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var datacount, counter:Integer;
begin
datacount:=StrToInt(Edit1.Text)*2;
for counter := 1 to datacount do
begin
arrEdt[counter]:= TEdit.Create(Self); //创建文本框组件；
if counter>11 then
begin
arrEdt[counter].Top := 80+(counter-11) * 30;
arrEdt[counter].Left := 260;
end
else
begin
arrEdt[counter].Top := 80+counter * 30;
arrEdt[counter].Left := 100;
end;
arrEdt[counter].Height := 16;
arrEdt[counter].Parent := Form1;
end;
end;
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
var
i:Integer;
x,y,m:OleVariant; //传入COM的变体；
p,z:OleVariant; //传出COM的变体；
q:Pointer; //定义指针；
outq:array[1..3] of Double; //传出数据数组；
begin
p:=VarArrayCreate([1,3],varDouble); //以给定的界限和维数建立变体数组，以下同；
z:= VarArrayCreate ([1,100], varDouble);
x:= VarArrayCreate ([1,11], varDouble);
y:= VarArrayCreate ([1,11], varDouble);
m:= VarArrayCreate ([1,1], varDouble);
m[1]:=StrToInt(Edit2.Text);
curfitclass1.N:=m; //利用COM组件属性传入数据，本文为曲线阶次；
for i:=1 to 11 do //传入数据赋值；
begin
x[i]:=StrToFloat(arrEdt[i].Text);
y[i]:=StrToFloat(arrEdt[i+11].Text);
end;
curfitclass1.curvefit(2,p,z,x,y);
//调用COM组件的方法，2为输出的数目，p与z为输出变体，x与y为输入变体；
q:= VarArrayLock(p); //锁定输出变体数组；
try
begin
move(q^,outq[1],3*SizeOf(double));//读取指针内容；
edit3.Text:='y='+Copy(FloatToStr(outq[1]),1,6)+'x2+'+Copy(FloatToStr(outq[2]),1,6)+'x'+Copy(FloatToStr (outq[3]), 1,6); //传出曲线方程；
end
finally
VarArrayUnlock(p); //解锁输出变体数组；
end;
end;
本程序展示了Delphi与MATLAB COM组件之间数据传入与传出接口的实现方法。可以看出，应用本程序只需输入拟合数据与阶次，就可以快速得出拟合方程与拟合效果图，方便简捷，应用性强。程序运行界面如图9所示。
图9 程序运行界面
六、 结语
应用Delphi动态调用MATLAB，可以使开发人员在从事有关科学工程、数值运算等问题时从繁琐的数学编程中解脱出来，从而减少算法编程的时间，缩短开发周期。读者可以在本文开发程序的基础上，根据实际应用需要稍加改造，即在拟合数据的输入上稍加扩展，就可以得到自己的曲线拟合应用程序。通过本文的应用表明：COM Builder工具大大减轻Delphi和MATLAB混合编程的难度，增强了对图形的支持和程序的通用性，具有较高的运行效率。作为MathWorks公司力推的混编工具，COM Builder会进一步完善，这种新的混编技术无疑将是今后混合编程的发展方向。本文可以为初学者提供很好的参考，同时对有基础者也会有一定的启发。本文所有程序在Windows XP，Delphi 7.0与MATLAB 6.5下编译、调试通过。
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