配置本身的OpenGL庫，glew、freeglut庫編譯，庫衝突解決（附OpenGL Demo程序）

 

平臺：Windows7，Visual C++ 2010

 

1. 引言

    實驗室的一個項目，用到OpenGL進行實時繪製，還用到一些其餘的庫，一個困擾我好久的問題就是編譯時遇到的各類符號未定義，符號重定義之類的連接錯誤，其通常形式以下：

xxx.obj : error LNK2019: 沒法解析的外部符號__xx_xxx@xx，該符號在函數 _xxx 中被引用

MSVCRTD.lib(ti_inst.obj) : error LNK2005: "private: class type_info & __thiscall type_info::operator=(class type_info const &)" (??4type_info@@AAEAAV0@ABV0@@Z) 已經在 LIBCMTD.lib(typinfo.obj) 中定義

    簡單的說，這種問題通常是缺乏庫（library，或庫的版本不對）或多個庫引用的CRT（C run-time library，C語言運行庫）不一致形成的。本文對這一問題作簡要探討，並用glew、freeglut庫的配置做爲例子。

 

2. 靜態連接庫、動態連接庫、CRT、STL

    咱們要到一個函數，要麼是須要該函數的源代碼，要麼是知道該函數的聲明並有該函數的實現，這裏的「實現」又分爲靜態連接庫、動態連接庫。在windows平臺上，靜態連接庫對應以.lib爲後綴的庫文件，動態連接庫對應.dll爲後綴的動態連接庫文件。關於靜態連接庫、動態連接庫請參考wikipedia相應條目：

http://en.wikipedia.org/wiki/Static_library
http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic-link_library

    咱們用VC++寫的程序默認編譯爲可執行文件（.exe），若是想發佈本身的庫，能夠在VS的「項目屬性 >> 配置屬性 >> 常規 >> 配置類型」修改。這樣若是之後想用這些函數就不須要引入對應.cpp文件，而只需包含帶有該函數聲明的頭文件，並引用庫文件便可——對於靜態連接庫，能夠用「#pragma comment (lib, "xxx.lib")」指令，或在VS的「項目屬性 >> 配置屬性 >> 連接器 >> 輸入 >> 附加依賴」中添加；對於動態連接庫，能夠用「__declspec(dllimport)」聲明要用的函數，若是爲.dll文件實現了導入庫（對應的.lib文件，裏面實現了函數導入，使用同靜態連接庫），則動態庫的使用同靜態庫，只是程序執行時須要.dll文件。msdn上有靜態庫和動態庫的使用教程：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms235627.aspx
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms235636.aspx

    簡單總結，可執行文件（.exe）和庫文件（.lib、.dll）都含有源代碼編譯出來的可執行二進制代碼。靜態連接和動態連接的區別在於：靜態連接編譯出的可執行代碼體積較大，動態連接編譯出的可執行代碼執行時依賴對應的.dll文件。

    CRT（C語言運行庫）實現了C語言相關初始化代碼以及實現了C函數庫，C++能夠看作C語言的超集，因此C++並無「CPRT（C++運行庫）」，C++也使用CRT，標準C++除CRT外還實現了STL（standard C++ library，C++標準庫，注意STL是Standard Template Library的縮寫，由於C++標準庫主要是用模板實現的）。既然函數的「實現」至少有靜態和動態之分，那CRT或STL也有不止一個版本，後文針對VC2010平臺討論這些版本。

    總結，CRT是C語言函數庫及初始化代碼的實現，STL是C++標準庫的實現，所謂「實現」就是由源代碼編譯出來的.lib、.dll文件等。

 

3. VS的編譯選項

    在VC2010上，CRT和STL至少分爲靜態和動態，靜態和動態中又各自有Debug和Release版本（早期VC還有單線程和多線程之分，目前VC++中只提供多線程版本），這樣CRT和STL都有至少四個版本。如今來解釋引言中的符號未定義、符號重定義連接錯誤的可能情景，程序A中調用了函數f，函數f是在程序B中編寫的，爲了使用f，將程序B編譯爲庫（而非.exe）——靜態庫：B.lib\動態庫：B.lib、B.dll，程序A爲了使用f，包含頭文件B.h（其中有函數f的聲明）並引用B.lib：

1 #include"B.h"
2 #pragma comment (lib, "B.lib")

    若是沒有上面的第二句代碼，則出現了符號未定義的連接錯誤：

main.obj : error LNK2019: 沒法解析的外部符號 _f@0，該符號在函數 _main 中被引用

    上面錯誤信息中的「_f@0」具體取決於函數調用約定的命名方式（_cdecl、_stdcall等）。

    若是編譯程序B時使用了動態版本的CRT而編譯A時使用的是靜態版本CRT（即A、B使用了不一樣版本的CRT），則出現了符號重定義之類的連接錯誤（不絕對）。

    固然若是用動態連接版本的B，程序A運行時可執行文件搜索路徑中必須包含B.dll，不然報告「丟失xxx.dll」之類的錯誤。

    設置程序到底使用哪一個版本的CRT可在VS的「項目屬性 >> 配置屬性 >> C/C++ >> 代碼生成 >> 運行庫」中設置，如今將幾種設置對應的庫文件，編譯器的宏定義列在下表：

Option	Preprocessor directives	C run-time library (without iostream or standard C++ library)	Standard C++ Library
/MT	_MT	libcmt.lib	LIBCPMT.LIB
/MD	_MT, _DLL	msvcrt.lib (import library for MSVCR100.DLL)	MSVCPRT.LIB (import library for MSVCP100.dll)
/MTd	_DEBUG, _MT	libcmtd.lib	LIBCPMTD.LIB
/MDd	_DEBUG, _MT, _DLL	msvcrtd.lib (import library for MSVCR100D.DLL)	MSVCPRTD.LIB (import library for MSVCP100D.DLL)

    其中，MT爲是multi-thread的縮寫，上面說了，全部這些庫都是多線程的，大寫D表明DLL，小寫d表明debug，如/MDd下引用動態連接調試版本的庫，而且編譯器定義宏_DEBUG, _MT, _DLL（程序中能夠用#ifdef指令來判斷庫版本），引用的CRT實現文件爲MSVCPRTD.LIB，該文件只是導入庫並無具體的執行二進制代碼，程序運行時動態連接MSVCP100D.DLL文件，STL實現文件同理。

    文件名「MSVC[R,P]100[D]」中的「100」對應VC2010，VC200三、VC200五、VC200八、VC20十、VC2012分別爲7一、80、90、100、110，有些時候咱們運行一個程序提示「丟失msvcrxxx.dll」，能夠經過安裝對應VS來解決，若是不想安裝VS，也可經過安裝「Microsoft Visual C++ 20xx [SP1] Redistributable Package」來解決。

    可參考msdn的C run-time libraries條目：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/vstudio/abx4dbyh(v=vs.100).aspx

 

4. 編譯glew

    可到如下地址下載最新glew：

http://glew.sourceforge.net/

    解壓後打開...\glew-1.10.0\build\vc10\glew.sln文件，能夠看到有「glew_shared」和「glew_static」兩個項目，從右鍵屬性中能夠看到它們分別生成動態和靜態的庫：

    還能夠看到debug和release配置下分別使用相應debug和release版本CRT：

    博文寫到這裏，發現一個問題，「glew_static」應該使用靜態版本的CRT，但從上圖看到，release下是靜態連接（/MT），但debug下怎麼不是「/MTd」呢？（後面會進一步分析）

    在使用glew是須要包含相應頭文件，並連接相應庫文件，將上面生成的四個版本的庫文件拷貝出來：

    其中文件名中的s表明static，即靜態連接，d表明debug，即調試版本，不帶s的是動態連接版本，不帶d的是release版本，文件名能夠從glew工程的配置「項目屬性 >> 常規 >> 目標文件名」中看到：

    而後將...\glew-1.10.0\include\GL\下頭文件拷貝出來：

    將頭文件所在路徑添加到到VC2010項目包含目錄中，有兩種方法：「項目屬性 >> 配置屬性 >> VC++目錄 >> 包含目錄」或「項目屬性 >> 配置屬性 >> C/C++ >> 常規 >> 附加包含目錄」，將庫文件所在路徑添加到到VC2010項目庫目錄中，也有兩種方法：「項目屬性 >> 配置屬性 >> VC++目錄 >> 庫目錄」或「項目屬性 >> 配置屬性 >> 連接器 >> 常規 >> 附加庫目錄」。

    經過判斷CRT版原本引用不一樣庫（這樣避免CRT版本不一致）：

 1 #ifdef _DLL // dynamic link
 2 　　#ifdef _DEBUG
 3 　　　　#pragma comment (lib, "glew32d.lib")
 4 　　　　#pragma comment (lib, "freeglutd.lib")
 5 　　#else
 6 　　　　#pragma comment (lib, "glew32.lib")
 7 　　　　#pragma comment (lib, "freeglut.lib")
 8 　　#endif
 9 #else // static link
10 　　#ifdef _DEBUG
11 　　　　#pragma comment (lib, "glew32sd.lib")
12 　　　　#pragma comment (lib, "freeglutsd.lib")
13 　　#else
14 　　　　#pragma comment (lib, "glew32s.lib")
15 　　　　#pragma comment (lib, "freegluts.lib")
16 　　#endif
17 　　#define GLEW_STATIC
18 　　#define FREEGLUT_STATIC
19 #endif
20 #include "GL/glew.h"
21 #include "GL/freeglut.h"

    上述代碼利用編譯器在不一樣配置（/MT、/MD、/MTd、/MDd）下內置的不一樣宏來判斷使用的CRT版本，並引用對應版本glew和freeglut庫版本。

    這樣配置後編譯本身的程序不會再出現引言中的連接錯誤了，但有不少以下警告：

glew32s.lib(glew.obj) : warning LNK4099: 未找到 PDB「vc100.pdb」(使用「glew32s.lib(glew.obj)」或在「C:\Users\hll\Desktop\fluid 2014.01\Release\vc100.pdb」中尋找)；正在連接對象，如同沒有調試信息同樣

    將glew工程配置成不生成調試信息，或把調試信息直接生成到.obj文件中（而非.pdb文件）便可，「項目屬性 >> 配置屬性 >> C/C++ >> 常規 >> 調試信息格式」，空表示不生成調試信息，C7把調試信息直接生成到.obj文件中，默認的Zi生成.pdb文件：

    接着上面說到的「glew_static」的配置問題（往上找那段綠色的話），在本身工程配置爲「/MTd」時引用glew32sd.lib庫程序報錯以下：

1>------ 已啓動生成: 項目: exampleGL, 配置: Debug_static Win32 ------
1>生成啓動時間爲 2014/1/15 17:42:55。
1>InitializeBuildStatus:
1> 正在對「Debug_static\exampleGL.unsuccessfulbuild」執行 Touch 任務。
1>ClCompile:
1> 全部輸出均爲最新。
1>ManifestResourceCompile:
1> 全部輸出均爲最新。
1>MSVCRTD.lib(ti_inst.obj) : error LNK2005: "private: __thiscall type_info::type_info(class type_info const &)" (??0type_info@@AAE@ABV0@@Z) 已經在 LIBCMTD.lib(typinfo.obj) 中定義
1>MSVCRTD.lib(ti_inst.obj) : error LNK2005: "private: class type_info & __thiscall type_info::operator=(class type_info const &)" (??4type_info@@AAEAAV0@ABV0@@Z) 已經在 LIBCMTD.lib(typinfo.obj) 中定義
1>LINK : warning LNK4098: 默認庫「MSVCRTD」與其餘庫的使用衝突；請使用 /NODEFAULTLIB:library
1>C:\Users\hll\Desktop\exampleGL\Debug_static\exampleGL.exe : fatal error LNK1169: 找到一個或多個多重定義的符號
1>
1>生成失敗。
1>
1>已用時間 00:00:00.38
========== 生成: 成功 0 個，失敗 1 個，最新 0 個，跳過 0 個 ==========

    利用上面VC2010編譯配置表（往上找加粗的表），配置爲「/MTd」使用的是庫libcmtd.lib，而msvcrtd.lib是「/MDd」配置下使用的庫，解決上述符號重定義錯誤的一個方法以下：

#pragma comment (linker, "/NODEFAULTLIB:MSVCRTD.lib")

    但很明顯，這不是漂亮的解決方法，若是咱們「擅自」將「glew_static」的上述配置「/MDd」改成「/MTd」 （仍是往上找那段綠色的話），這個問題也會消失，看來這多是glew發佈版（1.10.0）的一個bug（除了剛分析的「glew_static」 debug的配置「/MDd」改成「/MTd」，還有一處，「glew_shared」 release的配置「/MT」改成「/MD」），但這正好成就了咱們對本文技術分析結果的完美應用~

 

5. 編譯freeglut

    可到如下地址下載最新freeglut：

http://freeglut.sourceforge.net/

    有了glew編譯經驗，以及本身的工程配置經驗以後，freeglut的編譯這裏就簡單些說了。

    解壓後打開...\freeglut-2.8.1\VisualStudio\2010\freeglut.sln文件，能夠看到它的配置略有不一樣：

    再隨便打開一個CRT配置能夠看到：

    freeglut並無像glew那樣在CRT配置上出現小bug（仍是往上找那段綠色的話）。

    好了，像glew同樣，用配置管理器的4個選項（debug、release、debug_static、release_static，分別對應4個CRT版本）分別編譯出4個版本的庫（6個文件，4個.lib，2個.dll），但freeglut並無像glew那樣將4個版本的文件分別命名用或不用s及d結尾，它的debug版和release版文件名相同，我只好本身改啦（這一改帶來不少問題）：

    改成：

    其餘類推，並將freeglut_std.h文件中以下代碼：

...
#　　　　pragma comment (lib, "freeglut_static.lib")
...
#　　　　　　pragma comment (lib, "freeglut.lib")
...

    修改成：

...
#　　　　ifdef _DEBUG
#　　　　　　pragma comment (lib, "freeglutsd.lib")
#　　　　else
#　　　　　　pragma comment (lib, "freegluts.lib")
#　　　　endif
...
#　　　　　　ifdef _DEBUG
#　　　　　　　　pragma comment (lib, "freeglutd.lib")
#　　　　　　else
#　　　　　　　　pragma comment (lib, "freeglut.lib")
#　　　　　　endif
...

    修改依據相同，仍是根據CRT的4個版本引用4個版本的.lib文件。注意，我以前在freeglut項目中只作了「目標文件名」的修改，而未作.h文件的上述修改來編譯freeglut（只是將.h文件拷貝出來後才修改，這樣本身項目包含的是修改後的freeglut_std.h文件，而編譯freeglut用的是原版），這樣的結果是，生成出來的.lib文件內部仍在引用"freeglut_static.lib"（而不是"freegluts.lib"），用二進制打開生成的.lib文件以下：

    而使用修改後的freeglut_std.h文件編譯freeglut結果以下：

    使用未修改的freeglut_std.h文件生成"freegluts.lib" 後，本身工程包含修改後的freeglut_std.h，按說只引用"freegluts.lib"，但連接器仍報告找不到"freeglut_static.lib"文件。

    另一個相似的問題是，當編譯動態連接debug版本的庫時，生成文件爲freeglutd.dll和freeglutd.lib（名字規則：非靜態不帶s，debug帶d），頭文件中引用"freeglutd.lib"將freeglutd.dll拷貝到VC2010自動生成的debug文件夾下（和本身工程生成的.exe文件同一文件夾），運行程序結果報告「丟失freeglut.dll」（不帶我本身修改後的名字的d），編譯freeglut生成的.lib和.dll文件名爲freeglutd，但.lib文件內部引用的.dll文件名爲freeglut（不帶d），驗證以下：

    通過一番研究， freeglut的配置下，freeglutd.lib文件是連接器根據一個.def文件生成的（glew的導入庫配置在「項目屬性 >> 配置屬性 >> 連接器 >> 高級 >> 導入庫」）：

    .def文件內容以下：

    經查，第一行「LIBRARY freeglut」的含義正是「引用freeglut.dll」，將該句去掉，連接器生成的.lib文件引用的.dll文件自動和生成的.dll文件同名，問題解決：

    另外值得一提的是當生成動態連接版本的.dll文件時，用到了一個資源文件，其內容以下（glew中的）：

 

6. 搭建OpenGL工程

    工程原則：將glew和freeglut庫放在工程文件夾下以免對環境依賴、不能出現任何關於庫衝突等警告（錯誤固然更不能夠）、根據CRT的4個版本定義4個配置（debug，release，debug_static，release_static）。

    將上面的glew和freeglut的編譯總結在下面：

glew—

1.bug修復，「glew_static」 debug的配置「/MDd」改成「/MTd」，「glew_shared」 release的配置「/MT」改成「/MD」

2.不生成調試信息，「glew_static」和「glew_shared」全部配置下的「調試信息格式」改成空

3.對「glew_static」 debug及release 和 「glew_shared」 debug及release分別編譯，獲得glew32sd.lib、glew32s.lib、glew32d.lib(glew32d.dll)、glew32.lib(glew32.dll)

freeglut—

1.生成目標文件名修改，「freeglut」的「目標文件名」項原來爲$(ProjectName)和$(ProjectName)_static，4個配置debug、release、debug_static、release_static分別改成$(ProjectName)d、$(ProjectName)、$(ProjectName)sd、$(ProjectName)s

2.不生成調試信息，「freeglut」全部配置下的「調試信息格式」改成空

3.freeglut_std.h文件修改如上述

4.freeglutdll.def文件刪去第一行的「LIBRARY freeglut」

5.對「freeglut」的4個配置debug、release、debug_static、release_static分別編譯，獲得freeglutsd.lib、freegluts.lib、freeglutd.lib(freeglutd.dll)、freeglut.lib(freeglut.dll)

    以下構造文件夾tool：

tool
　　freeglut-2.8.1
　　　　bin
　　　　　　freeglut.dll, freeglutd.dll
　　　　inc
　　　　　　GL
　　　　　　　　freeglut.h, freeglut_ext.h, freeglut_std.h, glut.h
　　　　lib
　　　　　　freeglut.lib, freeglutd.lib, freegluts.lib, freeglutsd.lib
　　glew-1.10.0
　　　　bin
　　　　　　glew32.dll, glew32d.dll
　　　　inc
　　　　　　GL
　　　　　　　　glew.h, glxew.h, wglew.h
　　　　lib
　　　　　　glew32.lib, glew32d.lib, glew32s.lib, glew32sd.lib

    以下構造VC2010工程：

新建VS C++控制檯項目，將上面tool文件夾拷貝到解決方案文件夾下

打開配置管理器，添加Debug_static（從Debug複製）和Release_static（從Release複製）配置

將Debug、Debug_static、Release、Release_static的「運行庫」分別配置爲：/MDd、/MTd、/MD、/MT

在VS「項目屬性 >> 配置屬性 >> VC++目錄 >> 包含目錄」全部配置下添加以下項

$(SolutionDir)tool\glew-1.10.0\inc
$(SolutionDir)tool\freeglut-2.8.1\inc

在VS「項目屬性 >> 配置屬性 >> VC++目錄 >> 庫目錄」全部配置下添加以下項

$(SolutionDir)tool\glew-1.10.0\lib
$(SolutionDir)tool\freeglut-2.8.1\lib

添加文件gl_inc.h以下：

添加main.cpp以下：

 

    程序運行結果截圖：

 

    考慮到方便本文的讀者作實驗，現將搭建的OpenGL工程exampleGL貢獻出來（庸俗的代碼水準讓你們見笑了）：

 連接: http://pan.baidu.com/s/1kTuPUQz 密碼: jiky

 

7. 總結

    在VC++上，CRT和STL有4個版本，分別對應編譯選項：/MDd、/MTd、/MD、/MT；

    根據編譯選項的不一樣，開源程序編譯出的庫也分爲多個版本（通常較全面的是4個，沒有4個的能夠手動添加配置），這些版本連接不一樣的CRT；

    應根據本身程序的編譯選項（用編譯器預置宏來判斷）連接對應的開源庫，不然頗有可能出現符號未定義、符號重定義的連接錯誤。