C++学习 | Windows下FFTW_2.1.5的编译及使用

傅里叶变换的C语言版本FFTW目前已全面支持fftw3，目前最新版本为fftw3.3.8，可以在其官网上查看：FFTW。

然而有一些科学算法的C语言源代码是基于fftw的旧版本fftw2.1.5开发的，在调用时需要有编译好的fftw2.1.5的dll支持。

因笔者水平有限，为了编译fftw2.1.5，查阅各种资料，花费了很多时间，尝试了各种方法，终于成功了。笔者通过实践发现成功编译的方法不止一种。

本文结合笔者的实际操作，介绍了其中一种简单的方法：如何在Windows编译fftw2.1.5，从而得到可以灵活调用的动态链接库。

准备：在FFTW的官网上下载fftw2.1.5版的源码。

一、MSYS2的安装

1.1 下载安装
按照官网教程安装即可。
MSYS2官网：MSYS2
Minimal GNU（POSIX）system on Windows，是一个小型的GNU环境，包括基本的bash，make等等。与Cygwin大致相当。如果你想学习linux环境下的编程，而又不想装linux，那你就装一个MinGW吧。（语出百度百科）

 

1.2 更新MSYS2

命令：

 pacman -Syu

 

更新过程中要求重启，直接关掉窗口（不可ctrl+a等结束），之后重新打开窗口输入：

pacman -Su

　

二、 安装编译环境

2.1 安装gcc
执行下面的命令安装与MinGW-w64匹配的gcc
命令： 

pacman -S mingw-w64-x86_64-gcc

 

2.2 安装make
命令： 

pacman -S make

 

2.3 添加环境变量
将MingGW-w64以及msys2的bin目录添加到系统路径；如下：

 

三、编译FFTW_2.1.5

核心方法是将C语言源码的.c文件编译为dll文件。

3.1 .c文件编译为dll文件
打开msys minw64 bit
进入到fftw_2.1.5文件夹下的fftw文件夹
输入命令：

gcc *.c -shared -o fftw2.dll -Wl,--output-def,fftw2.def

回车即可在同文件夹下生成fftw2.dll和fftw2.def文件。

 

3.2 dll文件生成lib文件
用vs（Visual Studio）自带的命令提示编译，笔者用的是vs2008。
进入dll文件所在文件夹
输入命令：

lib /machine:X64 /def:fftw2.def

回车即可生成.lib文件

经过上述操作，得到我们想要的以下文件：

这样就可以通过动态链接库来调用fftw2.1.5了。
还有一种方法是：先将源码.c文件编译为.o文件，再将.o文件编译为.dll文件。

 

四、使用FFTW_2.1.5

为了检验编译结果的正确性，下面用一个简单地傅里叶变换的例子来说明。
新建项目
包含目录、库目录输入fftw2所在文件夹路径
附加依赖项填写fftw2.lib
注意，fftw2.dll文件要与程序代码同目录

 

测试代码如下：

#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include "fftw.h"

int main()
{
    fftw_complex *in, *out;
    int N = 10;
    in = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);
    out = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);
    printf("Original array：\n");
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        c_re(in[i]) = 1.0;
        c_im(in[i]) = 0.0;
        printf("%6.2f ", in[i].re);
    }
    printf("\n");

    // 傅里叶正变换
    clock_t start = clock(); 
    fftw_plan p;
    p = fftw_create_plan(N, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
    fftw_one(p, in, out);
    printf("\nFourier transform array：\n");
    for (int j = 0; j < N; j++)
    {
        printf("%6.2f ", out[j].re);
    }
    clock_t end = clock();
    printf("\n");
    printf(" FFTW : %f second\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC);

    // 傅里叶反变换
    fftw_plan q = fftw_create_plan(N, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
    fftw_complex *out2 = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);
    fftw_one(q, out, out2);
    printf("\nInverse fourier transform array：\n");
    for (int j = 0; j < N; j++)
    {
        printf("%6.2f ", out2[j].re/N);  // 反变换需要除以数组长度
    }
    printf("\n");

    fftw_destroy_plan(p); 
    fftw_destroy_plan(q); 
    fftw_free(in);
    fftw_free(out);
    fftw_free(out2);
    system("PAUSE");
    return 0;
}

 

运行结果：

我们用MATLAB自带的傅里叶变做对比：

结果一致。完美成功！撒花~

 

参考博文

1.Windows 编译 FFTW 2/3 以及安装CurveLab
2.msys2在windows10系统的安装
3.FFTW 3.1.2 和 2.1.5编译
4.C++学习 | VS2015下配置FFTW3库的方法，亲测实用
5.MSVC 和 minGW .a .dll 等文件之间转换
6.FFTW2.1.5用法介绍

首发：https://blog.csdn.net/Aubrey_yt/article/details/108208488

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