GDAL源碼剖析（一）

前言：一直在使用和研究GDAL的相關東西，發現網上對GDAL的內容倒是不少，但是很少有系統的介紹說明，以及內部的一些結構說明，基於這些原因，將本人的一些粗淺的理解放在此處，形成一個系列，暫時名為《GDAL源碼剖析》（名稱有點大言不慚，歡迎大家口水吐之，板磚拍之），供大家交流參考，有什麼錯誤之處，望大家不吝指正，本系列對於GDAL的使用均是在Windows平台下，對於Linux平台下的不在此系列討論範圍之內。此外，轉載本部落格內容，請註明出處，強烈鄙視轉載後不註明出處的“類剽竊”行為。

一、GDAL簡介

    GDAL官方網站http://www.gdal.org/，本文章中的基本內容都是參照官網中的資訊，如有錯誤或者與官網中的內容衝突，以官網中的為正確。

在開始文章之前，我想先提出幾個問題，什麼是GDAL？GDAL能做什嗎？GDAL怎麼使用？GDAL內部結構是怎麼組織的？GDAL提供的演算法原理是什嗎？對於上面的幾個問題，希望大家看完該系列文章後能對上面的幾個問題少點疑惑，希望能對感興趣的童鞋們有所協助。本人不才，文章中難免會出現問題，希望大家不吝指正。

什麼是GDAL？這個問題比較簡單，通俗的講，GDAL是一個讀寫空間資料（這裡的空間資料包括柵格資料和向量資料）的開源庫（但不僅限於此，此外還提供了一些非常常用的演算法和工具）。嚴格的講，大家可以參考GDAL首頁上的介紹。

 GDAL is a translator library for raster geospatial dataformats that is released under an X/MIT style Open
Source license by the Open Source Geospatial Foundation. As alibrary, it presents a singleabstract data model to the calling application for allsupported formats. It
also comes with a variety of usefulcommandline utilities fordata translation and processing. TheNEWSpage describes the July 2011 GDAL/OGR 1.8.1
release.

The related OGR library(which lives within the GDAL source tree) provides a similar capability forsimple features vector data.

二、GDAL目錄結構

    首先對於GDAL的目錄結構進行一個簡單的介紹。GDAL原始碼：http://trac.osgeo.org/gdal/wiki/DownloadSource，或者安裝svn從原始碼伺服器下載，svn地址是：http://svn.osgeo.org/gdal/trunk。

    如果是使用下載的壓縮包，其目錄結構如：

圖1 GDAL源碼壓縮包檔案目錄結構

    如果使用svn下載的原始碼，目錄結構如下：

圖2 GDAL SVN源碼檔案目錄結構

從上面兩張圖中可以看出，GDAL的目錄結構不管是用什麼方式擷取的原始碼，它的目錄結構都是一樣的，下面就針對目錄結構中的每個檔案夾和檔案做一個簡單的說明。（按照字母順序來進行說明）

   下面先對檔案夾進行說明：

1、alg檔案夾：alg檔案夾中存放的是GDAL庫中提供的一些演算法的原始碼，這些演算法包括但不限於：DEM產生等高線演算法；映像糾正演算法（幾何糾正，TPS糾正，正射RPC糾正）；柵格向量化演算法；向量柵格化演算法；格網計算演算法；PCT和RGB互轉演算法；分類圖的小碎斑塊去除演算法等。

2、apps檔案夾：apps檔案夾中存放的是GDAL庫中提供的一些命令列工具集的原始碼，這些工具集的介紹可以參考http://gdal.org/gdal_utilities.html，將來我會對這些工具做一個簡單的說明。其中有些工具非常的有用，比如gdalinfo，可以使用該工具來查看映像的中繼資料資訊等。

3、bridge檔案夾：bridge檔案夾中存放的是用來串連GDAL抽象類別的定義以及GDAL自己的結構體定義和實現的原始碼。具體到後面涉及到GDAL的實現原理時會對該檔案夾作一個比較詳細的介紹。

4、data檔案夾：data檔案夾中存放的是GDAL庫中需要用到的一些“設定檔”（此處用設定檔可能不太準確），這些檔案主要有ESRI的投影檔案，ESPG的投影檔案，PCI的投影和橢球體檔案，autoCAD的標頭檔，以及其他的一些檔案。在GDAL庫中有很多時候會自動讀取該檔案夾中的檔案，一般是通過環境變數來尋找該檔案夾，環境變數的名字叫GDAL_DATA，值就是data檔案夾的路徑，或者可以在你的程式中使用函數 CPLSetConfigOption("GDAL_DATA","C:\GDAL\data");來進行設定該檔案夾的目錄，如果沒有設定GDAL會自動從環境變數中尋找，如果還是沒有找到，那麼GDAL可能會提示錯誤，比如如果不設定GDAL_DATA，那麼在寫如atuocad的dxf格式的時候就提示建立不成功，後面遇到的話會再進行說明。

5、doc檔案夾：doc檔案夾存放的是用來生產GDAL協助文檔的一些dox檔案，dox檔案是使用doxygen工具來進行產生的，後面會對doxygen工具作一個簡單的介紹和說明，以及在自己的工程中怎麼使用doxygen產生自己的程式的開發協助文檔等。總之一句話，這個檔案夾就是用來產生GDAL庫的協助文檔的一些東西。後面會告訴大家如何產生一份GDAL的協助文檔，當然你也可以把gdal.org整個網站抓下來，J

6、frmts檔案夾：這個檔案夾可以說是GDAL代碼中東西最多的一個檔案夾了，每次更新GDAL的版本後都會發現這個檔案夾中會多出幾個檔案夾，同時GDAL也會中支援的檔案格式中多出來幾個新的檔案格式。沒錯，這個檔案夾存放的就是GDAL針對每種不同的特定的映像格式解析的原始碼，可以舉幾個簡單的例子，比如bmp檔案夾就是解析BMP映像的，hfa檔案夾就是用來解析Erdas的img映像格式，raw檔案夾用來讀取ENVI的hdr檔案，還有pcidsk檔案夾就是讀取PCI的pix格式的等等。所以這個檔案夾存放的是解析各個檔案格式的原始碼。

7、gcore檔案夾：通過名字大家也應該知道這個檔案夾是做什麼的了，叫core的肯定都是很核心的東西了，這個檔案夾就是GDAL的靈魂所在，主要存放的GDAL抽象類別的資料集，波段，映像讀寫介面等都在這個裡面實現的。如果要知道GDAL的抽象類別是怎麼對映像格式進行抽象的，可以看看這個裡面的代碼。

8、html檔案夾：html檔案夾如果使用壓縮包的話，裡面應該是空的，這個檔案夾主要是用來存放GDAL的產生的協助文檔的地方，主要是使用前面介紹的doc檔案夾中的dox指令碼，使用doxygen工具產生的GDAL協助文檔會出現在這個檔案夾中。後面會和doc檔案夾一起進行一個詳細介紹。

9、m4檔案夾：m4檔案夾存放的有好幾個已m4為尾碼名的檔案，m4檔案叫MacroProcessor Library，m4檔案是編譯基礎中最核心的檔案，這個檔案主要是用autoconf來產生configure設定檔，繼而自動產生Makefile檔案。這個檔案夾中Windows平台下貌似沒什麼作用，可能是我還不知道吧，在此略過。

10、man檔案夾：man檔案夾貌似是用來產生linux或者其他平台下的協助檔案，估計是可以使用linux下的man協助吧。Windows平台下貌似也沒什麼用，略過。

11、ogr檔案夾：用過GDAL的肯定知道ogr庫吧，在很久很久以前，GDAL和OGR是兩個庫，GDAL專門負責讀取柵格資料，OGR庫負責讀取向量資料，然後可能是因為兩個庫分開有些不方便，比如GDAL的演算法庫中經常會用到向量資料的讀取，或者還有別的原因吧，現在將這兩個庫整合在了一起，目前OGR庫就是GDAL庫的一個子集。其實OGR庫還是可以單獨編譯出來的。Ogr檔案夾就是存放OGR庫原始碼的檔案夾。這個檔案夾裡面也是有很多東西的，後面再詳細進行介紹。

12、port檔案夾：port檔案夾中存放的是port庫的東西，port庫對於GDAL庫來說是一個底層的支援庫，port庫中定義了一些字串的操作，檔案處理，網頁請求，資料庫連接，雜湊表，字元加密檔案壓縮等基礎的函數。比如GDAL中所有的匯出函數符號CPL_DLL就是在這個port檔案夾中定義的，還有frmts檔案夾中，開啟檔案，開啟資料庫，開啟網路路徑等都是用的port庫，以及字串的處理等。

13、swig檔案夾：swig檔案夾主要是存放swig的指令碼。Swig全稱叫SimplifiedWrapper and Interface Generator，網址是www.swig.org，         
swig的作用就是可以將C/C++寫的庫封裝為Python，C#，Java，Perl和 Ruby等其他語言的提供者。網上GDAL的C#版本就是使用swig來編譯出來實現的，很強大吧。後面有時間的話，會寫一篇關於swig編譯GDAL的文章。

14、vb6檔案夾：這個檔案夾中用來將GDAL編譯成一個VB6的模組，對於裡面具體的檔案說明，以及如何編譯參考檔案夾中的readme.txt，由於我對VB6的使用，還是僅限於拖個按鈕，寫個單擊事件的基礎，對於模組之間的調用，實在是不太懂，所在就不說明了。想用VB6使用GDAL的可以自己研究一下，應該也不是很難。

15、wince檔案夾：顧名思義，這個檔案夾中的東西就是用來編譯Windows CE平台下的GDAL庫用的，具體編譯請參考其中的說明文檔。

檔案夾介紹完了，下面對檔案進行一個大概說明：

1、aclocal.m4：同上面的m4檔案夾

2、autogen.sh：Linux平台下的shell檔案，用來調用autoconf來產生configure設定檔的。

3、COMMITERS：該檔案中的內容是GDAL開發人員的資訊，姓名，聯絡郵箱以及各自負責開發的模組說明等。

4、config.guess，config.sub，configure，configure.in：這四個檔案貌似都是linux平台下的設定檔，中Windows下沒啥用，略過。

5、Doxyfile：Doxyfile就是前面doc檔案夾中說明提到的doxygen的工程檔案，用來產生協助文檔用的，後面在介紹doxygen的使用是會對該檔案進行一個說明。

6、GDALmake.opt.in：這個檔案是linux平台下的GDAL庫編譯設定檔，功能在後面的nmake.opt中介紹。

7、gdalnightlysvn.sh：Linux平台下調用svn擷取GDAL原始碼的一個shell指令碼。

8、GNUmakefile：GNU的make檔案。

9、HOWTO-RELEASE：GDAL發布版本的一些說明。

10、    install-sh：GDAL的安裝shell指令碼，Linux平台下。

11、    LICENSE.TXT：GDAL的許可說明檔案。

12、    ltmain.sh：libtool的shell指令碼，Linux平台下，Windows下貌似沒用到。

13、    makefile.vc：GDAL的編譯檔案，用來將原始碼編譯成dll檔案，後面會在GDAL編譯中作一個介紹。

14、    makegdal_gen.bat：用來產生VS的工程檔案的一個批次檔，後面在GDAL編譯中會對該檔案的使用方式做一個說明。

15、    makegdal10.sln：檔案夾中所有的sln檔案都是VS的專案檔，檔案名稱後的數字代表的是VS的版本號碼。

16、    makegdal10.vcxproj和makegdal71.vcproj：VS的工程檔案，該檔案可以由makegdal_gen.bat檔案自動產生，後面詳細介紹。

17、    mkbindist.sh，mkgdaldist.sh和mktestdist.sh：三個shell指令檔，Windows下沒用，略過。

18、    NEWS：GDAL的新增功能，以及修複的bug記錄等。

19、    nmake.opt：GDAL編譯選項設定檔，在編譯GDAL中，可以指定GDAL綁定的其他庫等都在這個裡面進行設定。在後面的GDAL編譯中會詳細介紹說明。

20、    nmake-wince.opt：編譯wince版本的編譯選項設定檔。

21、    PROVENANCE.TXT：GDAL目錄說明檔案，如果上面說明的不夠清楚，可以參考這個檔案。

22、    submake.bat：一個編譯的批次檔，目前沒啥用。

23、    svnkeywords.sh：又是svn的一個shell指令碼。

24、    VERSION：GDAL版本資訊。

第一篇完，後續文章陸續奉上，敬請期待新作！