netCDF4-C++をvisual studio で使う

はじめに

気象データの解析は主にFortranが使用されてきました。最近はPythonもよく見かけます。一方、C/C++で解析をしている人はあまり見かけません。自分はC++が好きなので、C++でnetCDFデータの解析ができるように環境設定をしたのですが、情報が全然なくて困ったため、記録として残します。

それと、WSL使っちゃえば（多分）楽なんですけど、Visual Studioでやりたいことがあったので、Visual Studioで使えるようにしてみます。

環境・使うもの

• Windows 11
• Visual Studio 2022(17.7.6)
• vcpkg
• git(2.42.0)

前置き

Visual StudioおよびGit for Windowsがインストールされているものとします。

用語

vcpkg

公式ドキュメント

Microsoftが提供しているC++ライブラリのパッケージ管理ツールです。netcdf-cxx4のインストール時に使用します。netcdf-cxx4の依存ライブラリは結構な数あるので、こういったツールがないとそれらを全てCMakeすることになります。（はじめはCMake使おうと思ってたんですけど、コマンドを4回叩いたところで心が折れました……。）

vcpkgには、ライブラリを全部グローバルにインストールするクラシックモードと、ディレクトリ毎にバージョンを指定してインストールするマニフェストモードの二種類の操作方法があります。今回はクラシックモードでやります。

netCDF

公式サイト

気象分野で広く使われるデータ形式の一種。アメリカのUnidataが開発し、FortranやCなど様々な言語で利用可能なAPIが提供されています。気象屋さんお馴染みですね。

vcpkgの導入

ドキュメントの手順に従ってインストールします。

1: githubからクローンする

git clone

PowerShellを開き、適当な場所にクローンします。今回はC:\Users\usernameにおきます。Windowsはパスが長すぎると動いてくれないので、あんまり下層には置かないように。

2: bootstrapを起動し、vcpkgをビルドする。

.\vcpkg\bootstrap-vcpkg.bat

全部自動でビルドしてくれます。ビルド後にvcpkg.exeという名前の実行ファイルが生成されます。
(1と2の手順は、Githubからzipでダウンロードして、解凍したフォルダの中にあるbootstrap-vcpkg.batをダブルクリックする方法でも大丈夫です。)

vcpkgの中に移動して、コマンドが使えるか確認してみます。

cd vcpkg
./vcpkg

vcpkgのパスを環境変数に設定すれば、どこでコマンドを叩いても認識してくれます。今回はやりません。以後、vcpkg以下で作業をするものとします。

netcdf-cxx4をインストールする

vcpkg search [keyword]で利用可能ライブラリを検索することができます。netcdf-cxx4がちゃんと対応しているか確認します。

PS C:\Users\username\vcpkg> .\vcpkg search netcdf
gdal[netcdf]                              Enable NetCDF support
minc                     2.4.03#3         MINC - Medical Image NetCDF or MINC isn't netCDF
minc[minc1]                               Support minc1 file format, requires NETCDF
netcdf-c                 4.8.1#4          A set of self-describing, machine-independent data formats that support th...
netcdf-c[dap]                             Build with DAP remote access client support
netcdf-c[hdf5]                            Build with HDF5 support
netcdf-c[nczarr]                          Build with NCZarr cloud storage access support
netcdf-c[nczarr-zip]                      Build with NCZarr ZIP support
netcdf-c[netcdf-4]                        Build with netCDF-4 support
netcdf-c[tools]                           Build utilities
netcdf-cxx4              4.3.1#5          a set of machine-independent data formats that support the creation, acces...
The result may be outdated. Run `git pull` to get the latest results.
If your port is not listed, please open an issue at and/or consider making a pull request.  -  https://github.com/Microsoft/vcpkg/issues

最下段にありました。名前もnetcdf-cxx4でよさそうです。

ではインストールしましょう。以下のコマンドを実行します。vcpkg install [名前]でインストールされます。

./vcpkg install netcdf-cxx4

30分くらい待ちましょう。これでnetcdf-cxx4がインストールされました。簡単すぎてちょっと不安になりますね。インストールしたライブラリを確認してみます。./vcpkg listと入力します。

PS C:\Users\username\vcpkg> ./vcpkg list
curl:x64-windows                                  8.4.0#1             A library for transferring data with URLs
curl[non-http]:x64-windows                                            Enables protocols beyond HTTP/HTTPS/HTTP2
curl[schannel]:x64-windows                                            SSL support (Secure Channel)
curl[ssl]:x64-windows                                                 Default SSL backend
curl[sspi]:x64-windows                                                SSPI support
hdf5:x64-windows                                  1.14.2              HDF5 is a data model, library, and file format f...
hdf5[szip]:x64-windows                                                Build with szip
hdf5[zlib]:x64-windows                                                Build with zlib
netcdf-c:x64-windows                              4.8.1#4             A set of self-describing, machine-independent da...
netcdf-c[dap]:x64-windows                                             Build with DAP remote access client support
netcdf-c[hdf5]:x64-windows                                            Build with HDF5 support
netcdf-c[nczarr]:x64-windows                                          Build with NCZarr cloud storage access support
netcdf-c[netcdf-4]:x64-windows                                        Build with netCDF-4 support
netcdf-cxx4:x64-windows                           4.3.1#5             a set of machine-independent data formats that s...
pkgconf:x64-windows                               2.1.0               pkgconf is a program which helps to configure co...
szip:x64-windows                                  2.1.1#12            Szip compression software, providing lossless co...
vcpkg-cmake-config:x64-windows                    2022-02-06#1
vcpkg-cmake:x64-windows                           2023-05-04
vcpkg-pkgconfig-get-modules:x64-windows           2023-09-06
vcpkg-tool-meson:x64-windows                      0.63#1              Meson build system
zlib:x64-windows                                  1.3                 A compression library

zlibやhdf5等の依存ライブラリも全部まとめてインストールされていることがわかります。vcpkg全体で大体13GBくらいでした。

Visual Studioで使用する

.\vcpkg integrate install

integrateコマンドを実行することで、Visual Studioでライブラリを利用することができます。一度実行すれば、今後はどこのプロジェクトでも#include <netcdf>と書くことができます。

早速、Visual Studioを開いてみましょう。
「新しいプロジェクトの作成」→「コンソールアプリ」→「作成」を選択します。
netcdf-cxx4のgithubの下部に使用例が記載されているので、コピー&ペーストします。

ちゃんと読めてそうですね！今度はビルドしてみます。
「ビルド」→「ソリューションのビルド」、「デバッグ」→「デバッグの開始」を選択します。
上手くいっていれば、simple_xy.ncがcppファイルのディレクトリに出力されているはずです。

おわりに

CMakeで2日悩んでいたところが一時間ちょっとで終わってしまった。感動。
今度はgribも扱ってみたいですね。

参考

• vcpkgでC/C++ライブラリを簡単に導入しよう
• vcpkgを使ってみた
• netCDF4 C++ APIのビルド備忘録