C++Builder 呼叫 MATLAB 實現混合程式設計：數值運算與繪圖整合指南

前言：優勢互補的混合開發策略

C++Builder 擅長 GUI、硬體介面、即時控制；MATLAB 擅長矩陣運算、數值分析、科學繪圖、工具箱生態。兩者結合可實現 **「C++Builder 做架構與介面，MATLAB 做核心演算」** 的高效分工。本文介紹基於 **MATLAB Engine API (DLL)** 的呼叫方法，適用 MATLAB 4.2+ / C++Builder 3.0+ 環境。

實作架構：Engine DLL 共享記憶體

• MATLAB 提供 32-bit DLL：libeng.dll (Engine), libmat.dll (MAT 檔), libmx.dll (矩陣存取)
• 透過 implib 產生對應 .lib 靜態連結庫
• C++Builder 專案連結 .lib，引入 engine.h，即可直接呼叫 MATLAB 函數

環境建置步驟

1. 產生 .lib：命令列執行 implib libeng.lib libeng.def (同理 libmat.lib, libmx.lib)，.def 檔位於 `\extern\include`
2. 專案設定：
   • Include Path 加入 `\extern\include`
   • Library Path 加入 `\bin` 和 `\extern\include`
   • 專案加入 libeng.lib, libmat.lib, libmx.lib
3. 執行環境：目標機需安裝 MATLAB Runtime 或完整 MATLAB

核心 API 快速查詢

完整範例：矩陣運算與繪圖

#include 
#include 

void DemoMatlab() {
    Engine *ep = engOpen(NULL);           // 1. 啟動 Engine
    if (!ep) return;

    char buffer[200];
    engOutputBuffer(ep, buffer, 200);     // 捕獲輸出

    int data[6] = {1,2,3,4,5,6};
    mxArray *S = mxCreateDoubleMatrix(1, 6, mxREAL);
    mxArray *T = NULL;
    mxSetName(S, "S");
    memcpy(mxGetPr(S), data, 6*sizeof(int)); // 填入資料

    engPutVariable(ep, "S", S);           // 2. 送入工作區
    engEvalString(ep, "T = S ./ (S.^2);"); // 3. 執行運算 (元素除法)
    engEvalString(ep, "plot(S, T);");     // 4. 繪圖 (彈出 MATLAB 圖形視窗)

    T = engGetVariable(ep, "T");          // 5. 取回結果
    // 處理 T 資料...

    mxDestroyArray(S);
    mxDestroyArray(T);
    engClose(ep);                         // 6. 關閉
}

進階應用場景

• 信號處理：C++ 采集 ADC 資料 → 送入 MATLAB FFT/濾波 → 取回結果顯示
• 控制系統設計：C++ 即時控制迴路 → MATLAB 識別模型/設計控制器參數 → 回傳參數
• 報表生成：C++ 收集資料 → MATLAB 統計分析/繪製專業圖表 → 匯出圖片/PDF 嵌入報表
• 工具箱調用：影像處理、神經網路、優化工具箱等專業功能

注意事項與替代方案

• 效能：跨進程 COM/管道通訊有延遲，高頻即時迴路不適合
• 部署：需目標機安裝 MATLAB (授權成本)；可改用 **MATLAB Compiler SDK** 產生獨立 DLL/共享庫，免 MATLAB 授權
• 替代**：Python (NumPy/SciPy/Matplotlib) + python3.dll 嵌入 或 pybind11 綁定，生態免費、部署輕量，現代專案首選
• 執行緒安全：Engine 非執行緒安全，多執行緒需序列化存取

結語

C++Builder + MATLAB Engine 混合開發曾是科學工程軟體的經典組合。隨著 Python 生態崛起，新專案建議評估 Python 嵌入方案；既有 MATLAB 資產專案，本文架構仍具參考價值。