「信创」如何给在 Windows XP 上玩 ncnn

AtomAlpaca

前前言
前言
使用 mingw 构建
- 我就想在 Windows XP 上配 OpenCV
用 Clang 构建
用 VS2017 构建

前前言

本文所写的与最终合并进 ncnn 仓库的代码有所出入，切后续可能进行更改，本文内容仅供参考，以实际代码为准。

前言

笔者很菜，第一次做类似的工作，求轻点喷。

首先几个主要的难点：

32 位的 Windows XP 很常见，我们不得不考虑编译成 32 位程序
现代的某些 Windows 系统函数在 Windows XP 时代不存在

也有好消息：Windows XP 从系统内核层面上不支持 AVX 指令集，否则不知道又要多出多少个坑。

使用 mingw 构建

首先我们需要一个能编译至 32 位的版本。我们来到 mingw-w64 的 sourceforge，一路找到 oolchains targetting Win32/Personal Builds/mingw-builds/8.1.0/threads-posix/dwarf/i686-8.1.0-release-posix-dwarf-rt_v6-rev0.7z

这里的 threads 必须位 posix 而不是 win32，不然会无法使用 std::thread。

为了方便找到特定的工具链我们不妨设置一个环境变量 MINGW32_ROOT_PATH 到这个工具链的根文件夹，然后在 toolchains 下创建一个 cmake 文件

set(CMAKE_SYSTEM_NAME Windows)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR x86_64)

if(DEFINED ENV{MINGW32_ROOT_PATH})
file(TO_CMAKE_PATH $ENV{MINGW32_ROOT_PATH} MINGW32_ROOT_PATH)
else()
message(FATAL_ERROR "MINGW32_ROOT_PATH env must be defined")
endif()

if(DEFINED ENV{OPENCV_MINGW_DIR})
file(TO_CMAKE_PATH $ENV{OPENCV_MINGW_DIR} OpenCV_DIR)
endif()

set(MINGW32_ROOT_PATH ${MINGW32_ROOT_PATH} CACHE STRING "root path to mingw toolchain")

set(CMAKE_C_COMPILER "${MINGW32_ROOT_PATH}/bin/i686-w64-mingw32-gcc.exe")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "${MINGW32_ROOT_PATH}/bin/i686-w64-mingw32-g++.exe")

set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH "${MINGW32_ROOT_PATH}/i686-w64-mingw32")

if(NOT CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)
endif()
if(NOT CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)
endif()
if(NOT CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
endif()
if(NOT CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PACKAGE)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PACKAGE ONLY)
endif()

对于 Windows XP，我们需要指定几个比较关键的编译参数：

-D_WIN32_WINNT=0x0501，_WIN32_WINNT 指定了所使用的最晚 Windows SDK 版本，0x0501 是 Windows XP 的代码，这个参数能禁用所有 Windows XP 不支持的 Windows 提供的函数。Content。
-march=i686 指定编译的目标架构为 i686（即 32 位平台）。
-static 尽量静态编译减少对第三方库的依赖

其次链接的时候要加上 -static -fopenmp，否则会报找不到 libgomp-1.dll。

其次是代码中几处需要调整的地方： platform.h.in 中的 Mutex 和 ConditionVariable 分别封装了 SRWLOCK 和 CONDITION_VARIABLE，而这两个东西到 Windows 7 才出现。于是我们需要替代一下。直接替换成空实现不太道德，我们使用 CRITICAL_SECTION 和事件简单实现一下：

class NCNN_EXPORT Mutex
{
    public:
    Mutex() { InitializeCriticalSection(&cs); }
    ~Mutex() { DeleteCriticalSection(&cs); }
    void lock() { EnterCriticalSection(&cs); }
    void unlock() { LeaveCriticalSection(&cs); }
    private:
    friend class ConditionVariable;
    CRITICAL_SECTION cs;
};

class NCNN_EXPORT ConditionVariable
{
    public:
    ConditionVariable() { event = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0); }
    ~ConditionVariable() { CloseHandle(event); }
    void wait(Mutex& mutex)
    {
        mutex.unlock();
        WaitForSingleObject(event, INFINITE);
        mutex.lock();
    }
    void broadcast() { SetEvent(event); }
    void signal() { SetEvent(event); }
    private:
    HANDLE event;
};

再改一下宏的判断就行了，应该没什么问题。

test_cpu.cpp 里，原本写得是 #if _WIN32_WINNT >= _WIN32_WINNT_WIN7‘，但是似乎没有用到 Windows XP 不支持的操作，直接改掉就好了。 3. 如果你还想用 vlukan 的话，glslang 里用到了 _itoa_s 和 _vsnprintf_s，这些是 Windows XP 下没有的、后增加的安全版本的函数。我们注意到这里是否使用安全函数是一个宏 MINGW_HAS_SECURE_API 控制的，一般来讲这个宏又会被 _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE 控制，但是不知道为什么我们这里的 MINGW_HAS_SECURE_API 被写死成了 1，我们可以稍微修改一下这里的判断，改成类似 #if !(defined(_WIN32_WINNT) && _WIN32_WINNT <= 0x0501) && (defined(MINGW_HAS_SECURE_API) && MINGW_HAS_SECURE_API)。感觉这个很 dirty，但是他工作了。

似乎也没改什么东西。

至此我们可以开始着手编译了。注意虽然 Windows XP 是不支持 avx 的但是我们选择的编译器支持，于是我们要手动把 -DNCNN_AVX 和 -DNCNN_AVX 设置为 OFF。

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="../toolchains/windows-xp-mingw.toolchain.cmake" -DCMAKE_BUILD_TYPE=debug -DNCNN_RUNTIME_CPU=OFF -DNCNN_BUILD_BENCHMARK=ON -DNCNN_BUILD_EXAMPLES=OFF -DNCNN_BUILD_TESTS=OFF -DNCNN_SIMPLEOCV=ON -DNCNN_AVX2=OFF -DNCNN_AVX=OFF -DNCNN_VULKAN=ON .. -G "MinGW Makefiles"
cmake --build . -j 4

这里直接使用了 -DNCNN_SIMPLEOCV，就不用在 Windows XP 上配置 OpenCV 了，我们之后也会使用这个编译选项。

我就想在 Windows XP 上配 OpenCV

别吧。

笔者折腾了半天没折腾出来，决定放一放。折腾出来了再补。

用 Clang 构建

其实不建议这么做。Clang 发行时默认不包含 C 运行时库，也不包含构建 Windows XP 应用程序所需的头文件和库，我们需要借用 Mingw 的 32 位库进行构建。因此其实直接用 mingw 构建更为方便。

官方明确了最后一个支持 Windows XP 的版本是 3.7.0，详见 Release Note。我们下载这个版本，安装并且添加环境变量。（后记：后面证实了其实更晚一些的版本仍然能正常工作）

和 mingw 不同的几个点：

target 选项改成 –target=i686-pc-windows-gnu
添加 –sysroot=${MINGW32_ROOT_PATH} 强制使用 Mingw32 的库
由于不支持 __float128‘，需要加上 ‘-D__STRICT_ANSI__‘
由于这个版本下 openmp 实在无法正常工作，不得不使用 SAMPLEOMP，将 -fopenmp 移除。
这个版本的 clang 不支持 const T t;这种写法，必须提供一个构造器如 const T t = ;。这部分问题出在 src/layer/binaryop.cpp 和 src/layer/x86/binaryop_x86.cpp 两个文件中，把这里的 const Op op; 改成 const Op op = ;。虽然这样做会多出两条指令，但是开启优化之后能够优化掉。你可以试试上手玩玩。

之后就可以正常编译了：

“‘bash

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="../toolchains/windows-xp-clang.toolchain.cmake" -DCMAKE_BUILD_TYPE=debug -DNCNN_RUNTIME_CPU=OFF -DNCNN_BUILD_BENCHMARK=ON -DNCNN_BUILD_EXAMPLES=ON -DNCNN_BUILD_TESTS=ON -DNCNN_SIMPLEOCV=ON -DNCNN_SIMPLEOMP=ON -DNCNN_SSE2=OFF -DNCNN_AVX2=OFF -DNCNN_AVX=OFF .. -G "MinGW Makefiles"
cmake --build . -j 4

编译出的 example 和 benchmark 应当都能在 Windows XP 上正常运行了。

用 VS2017 构建

官方给出的最后一个支持 Windows 开发的版本时 VS2017，详情点击即看。此外我们还需要额外安装 v141_xp 工具集才能正常构建。

几个要注意的点：

MSVC 传入参数的方式不同，应该使用 /D_WIN32_WINNT=0x0501 这种形式；
一个可有可无的点：MSVC 会觉得你没有正常处理异常，于是会报很多 warning。我们用 /EHsc 钦定异常只在 throw 语句或函数调用处发生他就安静了。
需要静态链接运行时库，可以直接传一个 /MT（或者 debug 版本 MTd），或者 NCNN 也提供了 DNCNN_BUILD_WITH_STATIC_CRT cmake 选项。
要用 -A WIN32 指定生成平台

然后就能正常编译了：

mkdir build
cd build
cmake -A WIN32 -G "Visual Studio 15 2017" -T v141_xp -DNCNN_SIMPLEOCV=ON -DNCNN_OPENMP=OFF -DNCNN_AVX2=OFF -DNCNN_AVX=OFF -DNCNN_BUILD_WITH_STATIC_CRT=ON -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="../toolchains/windows-xp-msvc.toolchain.cmake" ..
cmake --build . --config Release -j 2
cmake --build . --config Release --target install

速度比 mingw 快多了。

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使用 mingw 构建

我就想在 Windows XP 上配 OpenCV

用 Clang 构建

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