（六）CMake与FFTW

一、FFTW是什么？

FFTW（The Fastest Fourier Transform in the West ）是一个用于计算离散傅里叶变换的软件库，由麻省理工学院的Mattteo Frigo和Steven G.Johnson开发的。FFTW的名字意思是西方最快的傅里叶变换。它可以在O(nlogn)时间内计算任意大小和维数的实数和复数值数组的变换。[1]

二、如何配置？

我的配置方法是：在Ubuntu系统下，使用CMake工具，在VSCODE中完成程序编写和测试。

2.1 下载和解压

官网-下载-解压
FFTW官网地址：点击这里。在系统中解压：

2.2 用CMake编译和安装FFTW源程序

进入解压后的目录，使用命令cmake .后，设置合适的权限并安装：sudo make install，这句话的意思就是编译，并且将头文件和编译后动态库等配置文件放在指定的目录里，其中就包含我们本次使用cmake配置相当重要的*.cmake文件。没有意外的话，你应该能够看到以下打印，它详细地展示了FFTW如何存放在我们的计算机中。

这里可以FFTW配置所需要：

动态库路径位于：/usr/local/lib；
头文件放在：/usr/local/include；
*.cmake文件（用于CMake自动化配置）在：/usr/local/lib/cmake/fftw3/。

2.3 VSCODE进行配置

配置之前，需要查看一下FFTW3Config.cmake:

# defined since 2.8.3
if (CMAKE_VERSION VERSION_LESS 2.8.3)get_filename_component (CMAKE_CURRENT_LIST_DIR ${CMAKE_CURRENT_LIST_FILE} PATH)
endif ()# Allows loading FFTW3 settings from another project
set (FFTW3_CONFIG_FILE "${CMAKE_CURRENT_LIST_FILE}")set (FFTW3_LIBRARIES fftw3)
set (FFTW3_LIBRARY_DIRS /usr/local/lib)
set (FFTW3_INCLUDE_DIRS /usr/local/include)include ("${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/FFTW3LibraryDepends.cmake")if (CMAKE_VERSION VERSION_LESS 2.8.3)set (CMAKE_CURRENT_LIST_DIR)
endif ()

前面几节我们已经知道，set命令用于设置变量名。这里就用到了FFTW就用了三个变量：FFTW3_LIBRARIES FFTW3_LIBRARY_DIRS和FFTW3_INCLUDE_DIRS。使用find_package方法就可以完成配置了。

cmake_minimum_required(VERSION 3.16.3)
find_package(FFTW3)
add_executable(Demo main.cpp)
if(FFTW3_FOUND)include_directories(${FFTW3_INCLUDE_DIRS})link_directories(${FFTW3_LIBRARY_DIRS})target_link_libraries(Demo fftw3)#link_libraries(libfftw3.so)
else(FFTW3_FOUND)message(FATAL_ERROR "FFTW3 library not found")
endif(FFTW3_FOUND)

编译过程中提示一个warning，

CMake Warning (dev) in CMakeLists.txt:No project() command is present.  The top-level CMakeLists.txt file mustcontain a literal, direct call to the project() command.  Add a line ofcode such asproject(ProjectName)

加上就没有任何问题了。

project(Demo)
cmake_minimum_required(VERSION 3.16.3)
find_package(FFTW3)
add_executable(Demo main.cpp)
if(FFTW3_FOUND)include_directories(${FFTW3_INCLUDE_DIRS})link_directories(${FFTW3_LIBRARY_DIRS})target_link_libraries(Demo fftw3)#link_libraries(libfftw3.so)
else(FFTW3_FOUND)message(FATAL_ERROR "FFTW3 library not found")
endif(FFTW3_FOUND)

2.4 编写程序并测试

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <complex>
#include <fstream>
#include <fftw3.h>using namespace std;
const int N=100;typedef double arr[2];int main()
{ofstream of1("/home/junwu/Desktop/FFTWTest/in.txt");ofstream of2("/home/junwu/Desktop/FFTWTest/out.txt");of1.precision(6);of2.precision(6);fftw_complex *in, *out;fftw_plan p;in = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);out = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);for(int i=0;i<N;i++){//of1<<sin(i)+sin(10*i)+sin(100*i)<<","<<0.0<<endl;in[i][0]=sin(i)+sin(10*i)+sin(100*i);in[i][1]=0;}p = fftw_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);fftw_execute(p); /* repeat as needed */for(int i=0;i<N;i++){of1<<in[i][0]<<","<<in[i][1]<<endl;of2<<out[i][0]<<","<<out[i][1]<<endl;}fftw_destroy_plan(p);fftw_free(in); fftw_free(out);
}

小结：如果一个三方库有良好定义的cmake，调用过程就相当简单。只需要根据*.CMake文件内容链接头文件、库即可。

MESSAGE(消息类型 "xxxxxxx ");
可以是FATAL_ERROR,或者缺省，仅打印。

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/FFTW