如何編譯用戶自定義DLL

概述

本文將介紹什么是用戶自定義DLL以及如何在Visual Studio中編譯用戶自定義DLL。本教程是基于Visual Studio Community 2017 version 15.9而創(chuàng)建的，但這些步驟在更早的版本中也適用，版本間變化指出均有記載。本文也會(huì)討論其他的編譯器。請注意本文不涉及如何編寫DLL。

OpticStudio專業(yè)版和旗艦版允許用戶使用C或C++程序建立他們自己的組件。有很多編譯器可以編譯C/C++代碼，其中很常用的是Visual Studio。本文將提供一步步的編譯DLL的指南。

什么是用戶自定義DLL？

空間頻率分為不同的頻域：
■ 在序列模式中，表面定義了光學(xué)材料的界面。表面類型可以是折射、反射、衍射或者漸變折射率。OpticStudio支持超過65種不同的表面類型，包括非常普適的面型包括多項(xiàng)式面型和雙錐Zernike。
然而，很多時(shí)候用戶依舊希望可以根據(jù)他們的具體需求訂制一些功能。這就是用戶自定義面型有用且強(qiáng)大的地方了，因?yàn)镺pticStudio包含使用它的界面。

■ 在非序列模式中，物體定義了光學(xué)材料的界面。物體擁有帶有材料屬性的幾何形狀，且可以有面(face)來折射或者散射光線。材料也可以散射光線。物體也可以是個(gè)光源。
OpticStudio有針對上述所有類型的內(nèi)建的物體和屬性。在非序列模式中。所有的這些都可以通過以下的DLL來訂制：用戶自定義物體、GRIN檔案、衍射算法、體散射算法、用戶自定義光源。

64位系統(tǒng)要求

過去，OpticStudio曾發(fā)布過32位和64位程序，這意味著根據(jù)不同的OpticStudio，32位和64位的DLL都可能存在?，F(xiàn)在，OpticStudio只支持64位的應(yīng)用。如果在使用DLL時(shí)彈出以下錯(cuò)誤信息，那么源代碼必須使用本文的步驟重新編譯。

注意：對于老的Visual Studio，可能需要安裝的額外的64位編譯程序包，具體步驟請見：

Windows SDK 7.1(https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?displaylang=en&id=8279)。下載后，找到Tools…Options…Environment…Projects and Solutions。在該窗口勾選“Show advanced build configurations”且保證設(shè)置如下：

Tools…Options和“Project Properties”對話框里的不一樣。

64位系統(tǒng)要求

一般設(shè)置

DLL文件(Dynamic Link Library)是Visual Studio的一種輸出類型。為了建立一個(gè)DLL，我們先創(chuàng)建project space來放置代碼。

在Visual Studio種找到File…New…Project。

在Visual C++選項(xiàng)下，選擇Windows Desktop Wizard項(xiàng)目類型。

接著選擇Application類型為“Dynamic Link Library (.dll)：

當(dāng)項(xiàng)目(project)創(chuàng)建好之后，第一件要做的事情是改變build type。找到Build…Configuration Manager…

在Configuration Manager中，我們把solution configuration設(shè)置為“Release”，以便在代碼運(yùn)行后獲取一個(gè)DLL。選項(xiàng)platform需設(shè)為“x64”。這意味著代碼只會(huì)兼容64位系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

接下來，添加Source File。Source File必須是CPP類型，所以選擇“New Item…”并選擇C++ File。

在文件下{Zemax}\DLL下，有很多可以參照的用戶自定義代碼的示范文件。如果要使用其中某個(gè)文件，把其代碼復(fù)制到剛才新建的C++ Source File中。

當(dāng)案例文檔載入后，一些項(xiàng)目屬性需要修改。右鍵點(diǎn)擊項(xiàng)目名稱并選擇“Properties”。

在Configuration Properties…General中，確?！癈onfiguration Type”已經(jīng)設(shè)為“Dynamic Library (.dll)”，并且把“Character Set”設(shè)置為“Use Multi-Byte Character Set”。

注意：更早版本的Visual Studio會(huì)需要本文開頭提到額外下載包，且需要設(shè)置它門的“Platform Toolset”為Windows7.1SDK。

然后，在Configuration Properties…C/C++…Code Generation選取“Runtime Library”。一般地，我們推薦使用Multi-threaded (/MT)或者M(jìn)ulti-threaded DLL (/MD)。
Multi-threaded與Multi-threaded DLL之間的選擇比較復(fù)雜，但大體上是兼容性和易用性之間的選擇。如果該用戶自定義DLL不依賴于其他庫(library)，那么使用Multi-Threaded runtime library意味著不考慮在本電腦上安裝使用該DLL的C++ redistributable。如果在本DLL中，需要用到其他的庫，那么就需要在此選取那個(gè)runtime庫，而在絕大多數(shù)情況下，它都是Multi-Threaded DLL runtime。
對于簡單的不調(diào)用第三方庫的DLL，Multi-threaded runtime是最佳選擇。

一旦以上設(shè)定宣告完畢，點(diǎn)擊OK來退出Properties對話框。

檢查代碼錯(cuò)誤

現(xiàn)在，我們來檢查并確保所有內(nèi)容都能被母代碼識(shí)別。如果該DLL是個(gè)用戶自定義表面且source file路徑不在{Zemax}\DLL\Surfaces文件夾，那么頭文件“usersurf.h”會(huì)不被認(rèn)可（由紅色下劃線表征）。

為修正這個(gè)問題，直接把 {Zemax}\DLL\Surfaces下面的“usersurf.h”復(fù)制并粘貼到source code同一個(gè)路徑下，然后右鍵點(diǎn)擊“Header Files”來載入頭文件并導(dǎo)入現(xiàn)有的代碼中。

當(dāng)頭文件載入到正確的路徑后，紅色下劃線應(yīng)該就不再出現(xiàn)了。如果有任何內(nèi)容未被讀出，那么該DLL可能不能編譯。即使編譯了，也未必能正常運(yùn)行。

使用C++編譯器

絕大部分Zemax自帶的案例文件都是用C語言寫的。由于Visual Studio是個(gè)C++編譯器，這意味著必須對代碼進(jìn)行一些修改來正確地編譯它們。

如果還沒添加。那么在代碼開頭的初始化功能區(qū)放入“extern “C” {}”。同時(shí)確保把“BOOL WINAPI DllMain”這一行注釋掉。

在C++編譯器里，程序(function)名往往會(huì)在后臺(tái)被修改，以使得每個(gè)程序都有其唯一的標(biāo)識(shí)。如果程序名變化了，那么OpticStudio會(huì)無法運(yùn)行該DLL，因?yàn)镺pticStudio會(huì)尋找具體的名稱（例如：UserDefinedSurface、UserObjectDefinition等）采用上述改變可以強(qiáng)制編譯器保持原來C代碼里的程序名且忽略任何可能造成的錯(cuò)誤。

同樣地，可能也會(huì)需要無視由于C和C++的細(xì)微不同造成的警告，例如：
C4996: ‘srtcpy’: This function or variable may be unsafe. Consider using strcpy_s instead. To disable deprecation, use _CRT_SECURE_NO_WARNINGS.

如果這是編譯中唯一遇到的警告，那么以下的代碼可以繞過這個(gè)問題：
#pragma warning ( disable : 4996 )

這行代碼會(huì)允許編譯器提供特定于電腦或者操作系統(tǒng)的功能，同時(shí)保持C和C++語言上大體的兼容性。

Rebuild Solution

選擇Build…Rebuild Solution來編譯你的代碼，或者直接按鍵盤“Ctrl+F5”。編譯成功后會(huì)輸出以下內(nèi)容：

這個(gè)DLL會(huì)在solution文件夾下。對于“My_Surface”這個(gè)項(xiàng)目而言，該DLL會(huì)在{Project directory}\My_Surface\x64\Release。

編譯器

以下版本的Visual Studio都可以用來編譯OpticStudio的用戶自定義DLL：
■ 2005, 2008
■ Express 2010, Express 2012
■ Community 2017, Community 2019
請閱讀https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/vs/community/來了解使用條件。

除了Visual Studio之外，任何其他64位的C語言編譯器只要可以創(chuàng)建多線程的Windows DLL project，那么都可以使用。有很多不同的編譯器可供選擇。如果在使用其他編譯器時(shí)遇到技術(shù)問題，請聯(lián)系他們的技術(shù)支持詢問以下問題：“如何創(chuàng)建空的多線程Win32 DLL project？”

OpticStudio中編寫特定面型、光源等DLL的功能是非常強(qiáng)大的，它可以建立更加準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型。

參考資料

以下網(wǎng)頁可以幫助你理解案例代碼中用到的命令：

C++語言官網(wǎng)