CGNS库在Win32和Win64平台的编译和链接

    这两年在csdn技术博客上伸手了不少信息，也感谢前辈们分享自己的经验。终于找到时间付出一些东西，这篇算是开博试笔。

    由于我的专业偏向工程计算，并不是纯粹的程序员，所以可能有兴趣看这篇博客的也是工程（实体工程，不包括软件工程哈）或科研界的同仁，如果有什么问题可以留言，多多交流为善。

    CGNS（CFD General Notation System，CFD通用标记系统）是NASA和AIAA共同推荐的计算流体动力学（CFD)数据存储标准，该系统努力使CFD 的输入和输出标准化，包括网格、流动解、连接性、边界条件（BC）以及辅助信息。CGNS 也很容易扩展到其它需要存储场数据的科学和工程领域，并允许给文件打上标记和插入用户注释，对于有兴趣编写CFD求解器需要读取cgns格式的结构或非结构网格数据的研究人员，或者对于开发科学数据后处理软件的程序员都十分有用。CGNS以开源的形式在sourceforge上发放，每个人都可以免费下载源代码并自行编译成库文件。CGNS库目前的源代码版本是3.2.1。

    CGNS的低层系统采用ADF（先进数据格式）和HDF5（第五代层级数据格式）两种数据格式，早期的CGNS只包含ADF一种底层系统，后来（2.5版本以后）加入了HDF5系统并且把HDF5格式认定为官方格式，同时继续支持ADF格式；其中的原因和演变史有兴趣可以查看官网的文档主页。底层系统用于直接创建和读写二进制文件，CGNS 其实就是封装了ADF和HDF5底层功能的第二层软件，称为中级程序库（mid-level library)或者 API（应用程序接口），这个mid-level library一般就是开发者直接与CGNS打交道的函数库。

    CGNS官网给出的源代码包是按照开源的标准发布的，其中只包含ADF底层系统和mid-level lib的源代码，如果想要加入HDF5底层系统和zlib压缩功能需要用户提供HDF5库和zlib库的安装目录。开源文件在Linux上的编译相对简单，直接./configure； make； make install就解决了大部分问题，其余的configure选项可以在源代码包提供的README.config文件中找到，写得很详细就不多做介绍了。这里主要介绍CGNS库在Win32和Win64平台的编译和链接，因为这些简单的步骤折腾了笔者一周的时间才搞清楚，分享出来希望能帮到感兴趣的人。

    如果只需要CGNS的ADF底层系统并且不编译CGNS源码包中的tools（工具集）文件夹，MinGW64+msys环境应该是首选，因为msys可以模拟Linux环境并且不损失运行效率：直接在msys环境进入源码包所在的目录，然后

tar -zxvf cgnslib_3.2.1.tar.gzcd cgnslib_3.2.1/src./configure --enable-gcc --enable-64bit（编译64位库可选） --enable-lfs（支持2G以上大文件可选） --enable-shared（编译动态库（.so后缀）可选，默认为静态库（.a后缀）） --prefix=installdir

make cgnsmake install-cgns

这样会生成libcgns.a文件（静态库）或者libcgns.a和libcgns.so文件（动态库）并且安装到指定安装目录installdir。注意如果要编译64位（Win64平台）的CGNS库需要在msys环境中添加MinGW64的64位工具链支持，反之添加32位工具链支持，具体方法可以参考http://blog.csdn.net/Cedareal/article/details/8365477。当然32位CGNS库也能在Win64下运行，但效率会差些。完成后可以用官网提供的UserGuideCode 3.1.2中的write_grid_str.c源文件做测试

gcc -g -O2 write_grid_str.c -I installdir/include -L installdir/lib -lcgns -o write_grid_str.exe

成功编译并运行会生成一个grid_c.cgns的网格数据文件，用记事本打开可以看到开头ADF的字样（adf格式），这样就证明CGNS库可用了。

    如果需要在CGNS库中加入HDF5和zlib的支持并且编译tools文件夹以得到在hdf5和adf之间转换格式的工具程序，步骤就显得繁琐一些。因为HDF5的官网http://www.hdfgroup.org/HDF5/并没有提供适用于MinGW64+msys环境的预编译二进制包，而且提供的源代码包hdf5-1.8.13.tar.gz经笔者测试很难在msys环境下编译成功，据官方说法在cygwin环境下应该可以编译，但考虑到cygwin庞大的体积和较低的运行效率，最终笔者决定求助于微软原生的编译系统Visual C/C++。选择VC+cmd环境的主要原因是HDF5官网提供了32位和64位的VS2012 C/C++原生编译二进制发布包，这样就省去了自行编译HDF5库的麻烦，而且CGNS源码包中也有对VC编译器的直接支持，这样使编译过程变得相当通顺。

    首先，在zlib官网下载官方二进制发布包，解压缩到目录zlib，然后下载HDF5官方Windows安装包（VS2012编译），安装至目录HDF5。最后在微软下载中心下载Windows SDK 7.1(现在免费了哈），安装完成后开始菜单运行Windows SDK 7.1 Command Prompt，进入CGNS源码包所在的目录，设置VC编译环境

setenv /Release /x86(32位环境）setenv /Release /x64(64位环境）

接下来

cd cgnslib_3.2.1/srcconfigure.bat -MT -lfs（支持2G以上大文件可选） -64（编译64位库可选） -dll -hdf5 HDF5 -zlib zlib/lib/zdll.lib -install installdir

nmake cgnsnmake toolsnmake install-cgnsnmake install-tools

其中configure.bat是CGNS源码包中提供的VC编译环境配置批处理文件，这里建议启用编译动态链接库-dll选项，以便其他编译器调用VC编译生成的cgns.dll文件，除此之外，安装目录还包括一个导入库cgns.lib和一系列.exe后缀的工具程序，工具程序的用法可以去官网查用户手册。完成后同样采用write_grid_str.c源文件测试

cl /W3 /O2 write_grid_str.c /I installdir\include /I HDF5\include /link installdir\lib\cgns.lib HDF5\lib\hdf5.lib /out:write_grid_str.exe

注意这里需要添加HDF5库安装目录的include和lib子目录，因为生成的可执行程序需要包含或链接HDF5库的头文件和库文件，这样默认生成的就是hdf5格式的网格数据文件grid_c.cgns。

    采用MinGW64+msys环境调用VC生成的dll动态库需要将VC导入库转换成MinGW导入库（.a后缀），具体转换方法有很多，可以参考http://www.mingw.org/wiki/MSVC_and_MinGW_DLLs。只不过要注意区别对待32位和64位的导入库，应该采用对应的二进制转换工具进行转换。另外，除采用C/C++语言调用CGNS库以外，采用以上方法编译的CGNS库默认添加了Fortran90接口，对于熟悉Fortran语言的工程师就是福音了。