optim c++优化库配置(windows环境，mingw)

optim c++优化库配置(windows环境，mingw)
windows环境下做科学计算常用的库是blas,lapack,openblas等，这些和矩阵运算有关，代码也是经过高度优化，下面介绍一个轻量的c++版本优化库optim在win环境下的安装使用方法，如果是linux的话可以用包管理器安装依赖，方便很多，这里就不做介绍了。

预备软件: mingw 730(笔者将qt5自带的设置为系统全局gcc/g++环境),cmder/git bash(提供linux环境，方便执行),cmake(编译lapack使用)，armadillo编译安装(可以先编译安装openblas)，Eigen下载安装(其实只需要头文件即可); OpenBlas源码编译安装（https://www.openblas.net/）

下载openblas源码，解压，打开cmder终端，执行：

mkdir build
cd build
cmake -G "MinGW Makefiles" ..
cmake-gui .. #使用图形化命令查看编译选项，勾选DYNAMIC_ARCH,可以生成对芯片架构进行指令优化；天天Entry：BUILD_SHARED_LIBS，生成动态链接库
cmake --build . -j 4. #新版cmake已经支持编译命令了
cmake --install . #默认安装至"C:\Program Files (x86)\OpenBLAS"，包含bin，include和lib三个文件夹

下载lapack开发版本(https://github.com/Reference-LAPACK/lapack，内含blas,cblas,lapacke等，开发版本修复了一些mingw编译出现的错误)并解压，进入解压后的路径，打开cmder终端，执行:

mkdir build
cd build
cmake -G "MinGW Makefiles" ..
cmake-gui .. #使用图形化命令查看编译选项，勾选BUILD SHARED LIBRAIES
cmake --build . -j 4. #新版cmake已经支持编译命令了
cmake --install . #默认安装至"C:\Program Files (x86)\LAPACK"，包含bin，include和lib三个文件夹

解压armadillo，进入解压后的文件路径，执行：

mkdir build && cd build
cmake -G "MinGW Makefiles" ..

使用cmake命令生成了Makefile文件之后，再次执行cmake-gui 使用gui界面，进行以下操作：

  1. 去除勾选DETECT_HDF5，带这个可能会编译失败

  2. 指定安装路径CMAKE_INSTALL_PREFIX，默认为/usr

  3. 勾选ALLOW_BLAS_LAPACK_MACOS和ALLOW_OPENBLAS_MACOS
  4. 添加Entry：ARMA_USE_LAPACK，bool值，设置为true
 重新configure和generate，生成Makefile，进行编译安装：

 ```
 cmake --build . --config Release -j 11
 cmake --install .
 ```

下载解压optimlib. 按照提示有两种安装方式，编译安装和只使用头文件方式，我选择比较简单的头文件方式安装
sh configure --header-only-version
这样会得到一个文件夹header_only_version，里面包含需要的optim.hpp文件，只要在程序中加入这个头文件就可以了，不过还需定义是armadillo封装还是Eigen封装
编译程序的时候需要注意包含optim，armadillo/eigen头文件路径(gcc/g++命令使用参数-I进行控制)，armadillo的话还有-larmadillo，官方给出的一些例子还需要链接blas/lapack库，这也是一开始介绍编译安装blas/lapack的原因，链接方式为-L/lapsck/lib -lblad-llspack. ~~笔者实验过程中还发现需要额外指定链接库-lstdc+±6和-lm，否则编译不通过(32位mingw gcc需要-lstdc+±6)~~
示例。选取examples下的logit_reg.cpp作为例子，使用g++编译。该程序文件直接编译会报错，需要做一些修改：

该例子使用的是armadillo封装的函数，因此需要在文件开头声明#define OPTIM_ENABLE_ARMA_WRAPPERS，否则编译报错；
添加using namespace optim;
应该是代码接口有改变，该例子作者还没更新，修改98-99行为：
```
settings.gd_settings.method = 6;
settings.gd_settings.par_step_size = 0.1;
```

编译：

g++ logit_reg.cpp -I../header_only_version -I"D:\Applications\armadillo9.9\include" -L"D:\Applications\armadillo9.9\lib" -larm
adillo -lm -L"C:\Program Files (x86)\LAPACK\lib" -lblas -llapack

要将C:\Program Files (x86)\LAPACK\bin添加至系统环境变量，或者复制libarmadillo.dll至相同目录下，否则会报找不到dll的错误，执行结果为：

λ ./a.exe
Adam: logit_reg test completed successfully.
elapsed time: 0.317003s

Adam: true values vs estimates:
   1.1564   1.1170
   2.4369   2.4629
   3.0367   3.0269
   2.5988   2.6579
   1.6090   1.6532

newton: logit_reg test completed successfully.
elapsed time: 0.875063s

newton: true values vs estimates:
   1.1564   1.1170
   2.4369   2.4629
   3.0367   3.0269
   2.5988   2.6579
   1.6090   1.6532

tests文件夹里面还有很多例子，官方也提供了一份pdf帮助文档可以学习参考，个人觉得里面的优化算法已经汇总得非常齐全，是很好的学习参考资料。

总结：整个安装配置过程中涉及到很多依赖项，optim依赖于armadillo或者eigen，eigen还好，下载后只需用到头文件即可，如果是armadillo的话还需要编译，编译又需要blas/lapack和openblas，当然，在optim使用过程中也需要链接blas/lapack库（试了链接openblas库但还是编译错误）

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4411125/blog/4645415

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