Accelerate

LAPACK auf dem Mac nutzen

LAPACK (Linear Algebra PACKage) ist eine Bibliothek zur Berechnung von linearen Gleichungssystemen. Sie ist in Fortran 90 geschrieben, hocheffizient, ausgereift und nutzt typische Eigenschaften und Fähigkeiten moderner Computer (Multi-Threading, Vektoreinheiten, Mehrprozessorsysteme). Auf dem Mac ist sie Teil des Betriebssystems OS X, sie fällt nur nicht so auf.
LAPACK ist Teil des Accelerate-Frameworks, das noch weitere Bibliotheken zur Daten- und Bildbearbeitung enthält, wie z.B. BLAS. Die Nutzung von LAPACK in eigenen Programmen ist einfach, wenn man erst einmal weiß, das sie schon da ist und wie sie eingebunden wird. Die LAPACK-Version, die in Mac OS X 10.8.4 (Mountain Lion) installiert ist, ist v3.2.1. Die aktuelle Version von LAPACK ist momentan 3.4.2. Wer also wirklich die neueste Version braucht, muss erst gfortran und BLAS installieren und damit LAPACK kompilieren und installieren. Das ist nicht so einfach, darum lassen wir das.
Um also LAPACK in einem C/C++/Objective C-Programm, dass in Xcode (v4.6.x) entwickelt wird, nutzen zu können, geht man folgendermaßen vor:
  • Neues Projekt erstellen, hier als Beispiel C Command Line Tool:
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  • Accelerate-Header einfügen (dieser Header fasst alle Header der enthaltenen Bibliotheken zusammen):
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  • Accelerate-Framework einbinden (beim Target in der Build Phase "Link Binary With Libraries" mit dem "+" hinzufügen):
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  • Gewünschte LAPACK-Funktionen aufrufen. Dabei ist zu beachten, dass die LAPACK-Version von Mac OS X eine f2c-übersetzte Version ist und die Beispiele auf der LAPACK-Website zur Nutzung mit C nicht direkt funktionieren. Die Routinen sind anders benannt: Um z.B. die Fortran-Routine DGETRF aufzurufen, muss man nicht LAPACKE_dgetrf nutzen, sondern dgetrf_() . Die Deklarationen der Funktionen findet man im Header clapack.h, den man im Accelerate-Framework findet (Accelerate.framework/Frameworks/vecLib.framework/Headers):
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Die LAPACK-Routinen enthalten Input- und Output-Parameter in der Parameterliste. Da in C nur By Value übergeben werden kann, müssen die Output-Parameter als Zeiger übergeben werden. In CLAPACK werden aber alle Parameter als Zeiger übergeben. Wie dem Header auch zu entnehmen ist, ist z.B. die Routine DGELS so definiert:

int dgels_(char *trans, __CLPK_integer *m, __CLPK_integer *n, __CLPK_integer *
nrhs, __CLPK_doublereal *a, __CLPK_integer *lda, __CLPK_doublereal *b, __CLPK_integer *ldb,
__CLPK_doublereal *work, __CLPK_integer *lwork, __CLPK_integer *info)
__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_2,__IPHONE_4_0);

Das DGELS-Beispiel aus der Anleitung "The LAPACK C Interface to LAPACK", dort für LAPACK C Interface beschrieben, sieht dann für CLAPACK so aus:

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Weitere Informationen zu LAPACK auf dem Mac und dem Accelerate-Framework findet man auch im Xcode-Organizer, wenn man dort nach "Accelerate" sucht.