OPENCVのプログラムをビルドなしでgcc（Mingw）でコンパイルできるように改造したい。

環境　

Windows10　64bit
OPENCV3.2.0
gcc(mingw)

OPENCVのプログラムがVSでしかビルドできないことはわかっています。
しかし、プログラムを改造することでgccでもコンパイルできると思うのですが、
どこをどのように改造すればよいかわかりません。
何かヒントを頂けないでしょうか？（それ以前に**ビルドなし**でプログラムを改造しただけでgccでコンパイルできるようにすること自体が可能なのかも方法とは別にお聞きしたいです。）
コンパイラgccをいじることでも以下のプログラムをコンパイルすることを可能にできる気もしますが、さすがにコンパイラをいじるのは至難の業なので、プログラムの方をいじってgccでもコンパイルできるようにしたいと考えました。
どうかよろしくお願いいたします。
gccでコンパイルできるように改造したいプログラムはこちらです。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/opencv_lib.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

int main(void)
{
  cv::Mat src_img;
  src_img = cv::imread("ファイルパス", 1);
  // 画像が読み込まれなかったらプログラム終了
  if(src_img.empty()) return -1;

  // 結果画像表示
  cv::namedWindow("Image", CV_WINDOW_AUTOSIZE|CV_WINDOW_FREERATIO);
  cv::imshow("Image", src_img);
  cv::waitKey(0);
}

<編集1＞
cmake、ビルドなしでプログラムの改造のみでgccコンパイラは使えないでしょうか？
丸投げの質問で申し訳ありません。

行動規範の内容に同意します

回答5件

ベストアンサー

この質問を見て、「なぜVC++で作成されたC++のDLLをMinGWでは使用できないのか？」と疑問に思っている人もいると思いますので、解説します。読みたい人だけ読んでください。

DLLの仕組みはCの時代からあまり変わっていません。C++にはクラスがありますが、DLL自体に何々クラスというのが存在するわけではありません。また、C++にはオーバーロードがありますが、この関数はオーバーロードするという情報が存在するわけではありません。実体は全て、Cと同じようにただの関数です。いってしまえば、DLLは関数名とそのエントリーポイントだけが公開されており、呼び出し側は目的の関数のエントリーポイントを探して、呼び出すだけという仕組みです。

問題はこの関数名をどうするかと言うことになります。C++にはCにはなかったクラスやテンプレート、名前空間、オーバーロード等があり、C++上では一つの関数名が複数の実装になったりします。しかし、エントリーポイントは一つしかないため、これらは別々の関数として登録しなくてはなりません。そして、実際にDLL上では別々の関数として登録されています。

つまり、C++をDLL化した場合、クラスやテンプレート、名前空間、オーバーロードによって一意に決まる名前の関数として登録しているに過ぎません。問題はこの一意に決まる名前をどうやって決めるかですが、**この決め方はコンパイラによって異なります。**さらに、VC++ではバージョンによっても異なります。

VC++でDLLを作成した場合、VC++における規則でDLLに登録される名前が決定されます。同じVC++では同じ規則で変換するので、その関数を見に行く事が出来るという仕組みです。しかし、MinGW等の別のコンパイラでは異なる規則を用いています。そのため、DLLに登録されている関数が見つけられず、使用することが出来ないというのが真相になります。

参考: c++ - Linking to MSVC DLL from MinGW - Stack Overflow

なお、Cの関数(C++内ならexport "C"された関数)はそのままの名前でDLLに登録されるため、上記のような問題は起きません。そのため、VC++側でCの関数で出来たラッパーを作るという手段もありますが、簡単にできるような方法は見つけられませんでした。

名前だけの問題であれば、エイリアスを用意することで無理矢理使用することは出来ます(実際の例は後述)。ただし、名前が異なるだけではなく、内部の構造もコンパイル依存の所が存在するため、必ずうまくいくとは限りません。手動でエイリアスを用意するなどの苦労するばかりか、うまくいかなくて徒労に終わる可能性が高いため、推奨は出来ません。

ついでに、この質問を読んで疑問に思った方への補足です。これまでの質問にあった皆さんの優れた回答を読んでいなかった人達もいるかと思いますので、参考にしてください。

OpenCV 3.4.1の公式バイナリのWindows版はVisual Studio 2015とVisual Studio 2017のVC++用にコンパイルされています。DLLおよびLIBはその二つから使えるようになっていますが、MinGW GCC等のVisual Studio以外のコンパイラから使用できるようにはなっていません(理由は上で述べたとおりです)。MinGW GCC用のバイナリは公式にはありません。
MSYS2にはOpenCVのバイナリパッケージ(mingw-w64-x86_64-opencvとmingw-w64-i686-opencv)が存在します。そちらを使えばMSYS2環境でのMinGW GCCでOpenCVを使ったプログラムをコンパイルすることは可能です。OpenCV自体をMSYS2上でコンパイルするためのパッチおよび手順もMSYS2のレポジトリに公開されています。
OpenCVはCmakeを使うことを前提に設計されています。OpenCVをコンパイルする場合はCmakeを用いて依存関係を解決したMakefileやVisual Studioのプロジェクトファイルを作る必要があります。OpenCVを使うプログラムを作る場合も、Cmakeで依存関係を解決できるようにCmakeのファイルが用意されています。
OpenCVの公式バイナリや上記のMSYS2パッケージはCUDAが有効になっていません。CUDAを使用したい場合は自分でコンパイルする必要があります。
OpenCV 3からCのAPIは非推奨になり、C++のAPIを使うことが推奨されています。しかし、CのAPIを使用できないわけではありません。
Cmakeは依存関係等を解決してMakefileやVisual Studioのプロジェクトファイルを作成するツールです。往年のautomakeに取って代わるツールですが、UNIX/Linux環境のみならず、WindowsでのVisual Studioにも対応しているなど、マルチプラットフォームなC/C++プログラムで特に使われるようになっているツールです。

OpenCVの公式バイナリをMinGW GCCから無理矢理使う方法

MSYS2+MINGW64環境で実施します。GCCおよびdlltool等はインストール済みとします。また、VS2017のランタイムもインストール済みとします。特に明記しませんが、Windows 10の64bit環境です。$はシェルのプロンプトになります。

1, 作業フォルダーにソースコード"sample.c"を置き、次のように書き換えます。(画像のファイル名を設定し、不要なヘッダを削除しただけです)

sample.c

C
1#include <opencv2/opencv.hpp>
2
3int main(void)
4{
5	cv::Mat src_img;
6	src_img = cv::imread("sample.jpg", 1);
7	// 画像が読み込まれなかったらプログラム終了
8	if (src_img.empty()) return -1;
9
10	// 結果画像表示
11	cv::namedWindow("Image", CV_WINDOW_AUTOSIZE | CV_WINDOW_FREERATIO);
12	cv::imshow("Image", src_img);
13	cv::waitKey(0);
14}

2, 適当なJPEGファイルを作業フォルダーにおいて、"sample.jpg"という名前にします。

3, OpenCVのWindows版公式バイナリopencv-3.4.1-vc14_vc15.exeを実行し、Cドライブ直下にインストールします。"C:\opencv\build\x64\vc15\bin\opencv_world341.dll"を作業フォルダーにコピーします。

$ cp /c/opencv/build/x64/vc15/bin/opencv_world341.dll .

4, 下記内容のDEFファイル"opencv_world341_gcc.def"を作成します。

opencv_world341_gcc.def

DEF
1LIBRARY "opencv_world341.dll"
2EXPORTS
3; cv::String::allocate(unsigned long long)
4?allocate@String@cv@@AEAAPEAD_K@Z
5_ZN2cv6String8allocateEy==?allocate@String@cv@@AEAAPEAD_K@Z
6; cv::Mat::deallocate()
7?deallocate@Mat@cv@@QEAAXXZ
8_ZN2cv3Mat10deallocateEv==?deallocate@Mat@cv@@QEAAXXZ
9; cv::fastFree(void*)
10?fastFree@cv@@YAXPEAX@Z
11_ZN2cv8fastFreeEPv==?fastFree@cv@@YAXPEAX@Z
12; cv::imread(cv::String const&, int)
13?imread@cv@@YA?AVMat@1@AEBVString@1@H@Z
14_ZN2cv6imreadERKNS_6StringEi==?imread@cv@@YA?AVMat@1@AEBVString@1@H@Z
15; cv::String::deallocate()
16?deallocate@String@cv@@AEAAXXZ
17_ZN2cv6String10deallocateEv==?deallocate@String@cv@@AEAAXXZ
18; cv::namedWindow(cv::String const&, int)
19?namedWindow@cv@@YAXAEBVString@1@H@Z
20_ZN2cv11namedWindowERKNS_6StringEi==?namedWindow@cv@@YAXAEBVString@1@H@Z
21; cv::imshow(cv::String const&, cv::_InputArray const&)
22?imshow@cv@@YAXAEBVString@1@AEBV_InputArray@1@@Z
23_ZN2cv6imshowERKNS_6StringERKNS_11_InputArrayE==?imshow@cv@@YAXAEBVString@1@AEBV_InputArray@1@@Z
24; cv::waitKey(int)
25?waitKey@cv@@YAHH@Z
26_ZN2cv7waitKeyEi==?waitKey@cv@@YAHH@Z

5, 下記コマンドを実行し、libopencv_world341.aを作成します。

$ dlltool -D opencv_world341.dll -d opencv_world341_gcc.def -l libopencv_world341_gcc.a

6, 作成したライブラリにリンクしてコンパイルします。

$ g++ -O2 -Wall -std=c++17 -I/c/opencv/build/include -L. sample.cpp -lopencv_world341_gcc -o sample.exe

7, MSYS2環境でsample.exeを実行できるか確認します。

$ ./sample.exe

8, エクスプローラー上でも実行できるように依存関係のDLLをコピーしておきます。

$ cp /mingw64/bin/libgcc_s_seh-1.dll .
$ cp /mingw64/bin/libstdc++-6.dll .
$ cp /mingw64/bin/libwinpthread-1.dll .

9, エクスプローラー上でsample.exeをダブルクリックすると画像が表示されます。

これで完了です。お疲れ様でした。シンボル名を調べるのは二度とやりたくないです。なお、この方法は必ずうまくいくとは限らず、今回はたまたまうまくいっただけに過ぎません。私もよくわかっていない(特にDEFファイルが未だによくわからない)ため、解説はありません。

投稿2018/05/03 23:41

編集2018/05/05 00:55

raccy

総合スコア21735

kawakawa2018

2018/05/04 00:37

はじめまして・技術的考察が必要・ベストではなくベターな解決を探す　そのためには自ら決めた技術的制約も見直さないといけないそういう課題を　この質問者さんの質問から自分は読み取りました。解説も丁寧で正しいと　”自分は”思いましたので高評価つけさせていただきます。（読みたい人だけ読んでください。は不要ですよ、解説しますでOK）

行動規範の内容に同意します