一、背景
最近需要做一些CAD软件二次开发的工作，所以这两天花了些时间了来入门。之前几乎没用过这个软件，以前用过Pro/E，但是的它界面实在是太难看了，这促使我有了学习UG的动力。折腾数日，这几天的收获主要是了解了一些UG开发的基本的概念，和有了初步的二次开发思路。本文并没有太高级的内容，只是记录了本人的这两天的经历和学习思路。
本人使用了UG12.0，VS，在64位的WIN10系统上。
关于UG软件的介绍网上很多，这里只说一下UG提供的一些编程开发接口，这一块搞清楚很有必要，否则看文档会晕的。这里是官方文档。
UG提供了很多种开发接口，包括NX Open、GRIP、SNAP、KF等。其他几个都比较小众，最强大也好用的就是NX Open系列。这个系列里面大概分三类，它们可以相互兼容，可以同时使用。
Open C：原来的名字叫UF（User Function），处于NX Open系列的最底层，使用C语言，国内很多比较早的书和教程都用这个，但是由于它是C语言，很多东西都比较原始，开发难度比较大。Open C++：基于Open C做了封装，使用C++语言。结合了C++面向对象的优势，相较之下好用一些，但同时失去了少量的功能性，经常与Open C同时使用。NX Open：基于Open C，提供了多种语言可供选择（C++、JAVA、Python、.NET等等）。相较前两个更加完善。本人选择了这个系列的NX Open C++（JAVA和Python可能会更方便些，可惜资料不多）。
官方手册里给的结构图：
还有一个要搞清楚的概念是，UG支持两种形式的二次开发程序，分别是内部模式和外部模式（这个概念在Pro/E二次开发里面叫做异步模式和同步模式）。内部模式就是指以动态链接库的形式嵌入到UG的主程序里使用，我们做二次开发的输出文件是*.dll形式的动态链接库，这种文件不能直接运行，必须嵌入到其他程序中使用。外部模式的程序可以独立地运行，通过调用UG的库来实现功能，这种输出文件是*.exe形式的可执行文件。本人使用的是外部模式，内部模式开发也类似，配置稍有不同。二者的功能可以完全一样，不同的地方在于程序入口，。
二、UG安装目录结构
网上的资料对这方面的描述，都是直接使用了UG专门为VS提供的项目模板，这个方法也是官方手册上提供的唯一方案，可能是考虑客户的方便吧。但是它对UG和VS版本有要求，对于有强迫症的我来说，重新让我装一个低版本的VS并不是个好的解决方案。网上有的教程说UG只能用对应版本，其实不是的，只是项目模版对VS版本有要求，折腾一下把环境搭好了代码一样写的。
先看一下UG的目录结构：
我的机子上安装目录是：C:\Program Files\Siemens\NX 12.0
里面是这样的：（可能会少些文件夹，我只装了建模部分和二次开发接口部分，大概5个G，全装的话应该要20G）
其中
NXBIN：是UG主程序文件夹，UG主要的可执行程序都在这里；UGOPEN：是UG二次开发编程接口所在的目录，里面是Open C的库（libxxx.lib，*.dll）和头文件（主要形式是uf_xxx.h），一些例子程序（有JAVA、C++、Python、.NET，附带说明，可以参考一下），以及一个名叫NXOpen的目录，是NX Open系列头文件（以命名空间_开头的文件）的所在位置；UGOPENPP：是Open C++的所在目录，里面头文件形式为*.hxx。
三、开始动手
首选要安装一个VS，我用的是版（与兼容），其他版本也可以。UG版本12.0（64位）。操作系统是WIN10。要注意的是不同UG版本的目录结构有些差异，但是要找的这些库和头文件都是类似的，可以用everything辅助查找一下。UG安装过程中如果选自定义安装的话，一定要勾选编程开发接口那一项。安装好这两个软件之后：
打开VS，依次点菜单文件-新建-空项目，在源文件那里新建一个ugtest.cpp的空文件，然后在项目名称那里右键-属性；
注意项目配置，要选Debug（或release，Debug是指开发阶段的配置，开发完成后要发布的话要配置的是Release），平台一定要选x64，因为UG12.0提供的都是64位版本的库。看情况而定，如果是较旧版的UG可能是32位的。
然后就是配置属性的常规页，配置类型我这里选的是应用程序（*.exe）。按个人需求，如果开发内部模式的程序一定要选动态库（*.dl）。这一步是告诉编译器我们要输出的文件是哪种类型。
接着点C/C++页，在附加包含目录里加入两个存放头文件的路径（在VC++目录页的包含目录那里加也可以，区别是一个针对全局的配置，一个是针对该项目的配置）。这一步的目的是告诉编译器应该在哪里找我们用的头文件。
再接着，在链接器页，在附加库目录里添加UGOPEN文件夹。这一步是为了让编译器能找到要用的*.lib文件（这个并不是静态库文件，而是动态链接库的导出库文件，添加之后可以让程序在需要时自动加载dll文件。同样，在VC++目录页库目录配置效果相同）。
下一步，在链接器-输入页，加上在NXOPEN目录里所有的*.lib文件名。这一步的目的是告诉编译器，我们的程序要用到哪些动态库，如果少加会报错，“无法解析的外部符号…”。我添加项的如下：
libameopencpp.lib
libanimationdesigneropencpp.lib
liblinedesigneropencpp.lib
libmfgmlpopencpp.lib
libnxopencpp.lib
libnxopencpp_annotations.lib
libnxopencpp_assemblies.lib
libnxopencpp_bodydes.lib
libnxopencpp_cae.lib
libnxopencpp_cam.lib
libnxopencpp_diagramming.lib
libnxopencpp_diagramminglibraryauthor.lib
libnxopencpp_die.lib
libnxopencpp_display.lib
libnxopencpp_drafting.lib
libnxopencpp_drawings.lib
libnxopencpp_facet.lib
libnxopencpp_features.lib
libnxopencpp_fields.lib
libnxopencpp_formboard.lib
libnxopencpp_gateway.lib
libnxopencpp_geometricanalysis.lib
libnxopencpp_geometricutilities.lib
libnxopencpp_issue.lib
libnxopencpp_layer.lib
libnxopencpp_layout2d.lib
libnxopencpp_markup.lib
libnxopencpp_mechanicalrouting.lib
libnxopencpp_mechatronics.lib
libnxopencpp_modldirect.lib
libnxopencpp_motion.lib
libnxopencpp_openxml.lib
libnxopencpp_optimization.lib
libnxopencpp_options.lib
libnxopencpp_partfamily.lib
libnxopencpp_pdm.lib
libnxopencpp_physmat.lib
libnxopencpp_placement.lib
libnxopencpp_plas.lib
libnxopencpp_positioning.lib
libnxopencpp_preferences.lib
libnxopencpp_report.lib
libnxopencpp_routing.lib
libnxopencpp_shapesearch.lib
libnxopencpp_sheetmetal.lib
libnxopencpp_shipdesign.lib
libnxopencpp_sim.lib
libnxopencpp_tooling.lib
libnxopencpp_userdefinedobjects.lib
libnxopencpp_userdefinedtemplate.lib
libnxopencpp_validate.lib
libnxopencpp_visualreporting.lib
libnxopencpp_weld.lib
libnxopenjava_markup.lib
libnxopenuicpp.lib
libopenintpp.lib
libopenpp.lib
libufun.lib
libufun_cae.lib
libufun_cam.lib
libufun_die.lib
libufun_vdac.lib
libufun_weld.lib
libugopenint.lib
libugopenint_cae.lib
libugopenint_cam.lib
libvmathpp.lib
为了避免手动输入，可以使用cmd命令：
cd C:\Program Files\Siemens\NX 12.0\UGOPEN
dir *.lib > C:/Users/GGGGITFKBJG/Files/dependence.txt
然后在指定的文件夹下会出现一个dependence.txt文件，复制出来就行。
7. 然后可以点确定关掉项目属性窗口，在工具栏解决方案配置那里，选择Debug-x64：
8. 还有最重要的一步，添加环境变量。这一步的目的是，告诉编译器dll文件在哪找，如果这一步不加，编译可以通过，但是运行时会报错，“找不到xxx.dll”。在桌面此电脑图标上右键-属性，然后点左侧高级系统设置，高级-环境变量，在系统变量里找到PATH变量，编辑，加入UG的NXBIN目录：
9. 到这里配置完成了，输入代码编译看一下：
// NX 12.0.0.27// Journal created by GGGGITFKBJG on Thu Jul 18 21:43:04 中国标准时间//#include <uf_defs.h>#include <NXOpen/NXException.hxx>#include <NXOpen/Session.hxx>#include <NXOpen/BasePart.hxx>#include <NXOpen/Expression.hxx>#include <NXOpen/ExpressionCollection.hxx>#include <NXOpen/NXObject.hxx>#include <NXOpen/Part.hxx>#include <NXOpen/PartCollection.hxx>#include <NXOpen/PartLoadStatus.hxx>#include <NXOpen/PartSaveStatus.hxx>#include <NXOpen/Preferences_SessionModeling.hxx>#include <NXOpen/Preferences_SessionPreferences.hxx>#include <NXOpen/Session.hxx>#include <NXOpen/Unit.hxx>#include <NXOpen/UnitCollection.hxx>#include <NXOpen/Update.hxx>#include <iostream>int main(){NXOpen::Session* theSession = NXOpen::Session::GetSession();NXOpen::BasePart* basePart1;NXOpen::PartLoadStatus* partLoadStatus1;try {//打开*.pat文件basePart1 = theSession->Parts()->OpenActiveDisplay("C:\\Users\\GGGGITFKBJG\\Files\\ug_work\\modeltest.prt", NXOpen::DisplayPartOptionAllowAdditional, &partLoadStatus1);}catch (NXOpen::NXException& e) {std::cout << e.Message() << std::endl;return -1;}NXOpen::Part* workPart(theSession->Parts()->Work());//NXOpen::Part* displayPart(theSession->Parts()->Display());delete partLoadStatus1;std::cout << "Open model successfully." << std::endl;//theSession->Preferences()->Modeling()->SetUpdatePending(false);//延迟更新，默认false//更新参数NXOpen::Expression* expression1(dynamic_cast<NXOpen::Expression*>(workPart->Expressions()->FindObject("Length")));NXOpen::Unit* unit1(dynamic_cast<NXOpen::Unit*>(workPart->UnitCollection()->FindObject("MilliMeter")));//workPart->Expressions()->EditWithUnits(expression1, unit1, "1435");for (auto p = workPart->Expressions()->begin(); p != workPart->Expressions()->end(); p++) {std::cout << (*p)->Name().GetText() << ", ";std::cout << (*p)->Equation().GetLocaleText() << ", ";std::cout << (*p)->Type().GetLocaleText() << std::endl;}std::cout << "Updated model successfully." << std::endl;//保存NXOpen::PartSaveStatus* partSaveStatus1;partSaveStatus1 = workPart->Save(NXOpen::BasePart::SaveComponentsTrue, NXOpen::BasePart::CloseAfterSaveFalse);//检查保存状态if (int unsaved = partSaveStatus1->NumberUnsavedParts()) {std::cout << unsaved << " part(s) cannot be saved." << std::endl;}std::cout << "All parts saved successfully." << std::endl;delete partSaveStatus1;return 0;}
这段代码的作用是打开一个已有的部件，修改它的参数保存并关闭，使用了外部模式。如果能编译通过则说明环境配置没有问题。如果不通过，请检查上述步骤是否都正确。
四、一些提示
快速地熟悉编程接口是很重要的，最好的方式是看文档+代码实操。在C:\Program Files\Siemens\NX 12.0\UGOPEN\SampleNXOpenApplications目录里有一些NXOpen的例子代码并附有说明，可以做为参考。
另外UG提供了一个很有用的功能，录制操作记录，并导出成所选的代码文件。具体在菜单里可以选择：
然后在工具里可以开始和停止录制：
这是最有用的功能，大部分情况下只要手动操作一次，就可以找到对应的代码实现，省去了查文档猜函数的烦恼。
操作记录的代码都是以内部模式的形式记录的，要做成外部模式稍做修改即可。
注意录制的时候如果有视图操作（放大，旋转等），会把这些也记录到代码中，所以录制过程中尽量只做有效操作，这样可以减少复杂度。
录制的代码中，markid相关的可以删除掉，它是在交互模式中用以undo，redo操作的。
NXOpen c++的录制代码中并没有异常处理，需要手动修改。
OK，环境搭建就此完成，接下来就是学习制做想要的功能了。
开发环境配置对于初学者来说是一件头疼的事，本人清楚记得几年前上C语言课的时候费了七八个小时来配置VC++，跟着视频同步做也一直调不好。主要是因为在脑子里关于这块知识是一团浆糊，而且几乎每个人的系统都不太一样，遇到稍微的一些变化的就束手无策了。建议学习一些C程序编译和链接相关的知识，明白了这些过程以后，再遇到这种问题就可以自己解决了。
参考书有
《深入理解计算机系统》（CSAPP）的第七章
《程序员的自我修养–库的装载、链接与执行》
最后祝大家以及自己学习进步！！
.07.20 02:06
