GNU Scientific Library

贡献者： addis

本文处于草稿阶段。
本文缺少预备知识，初学者可能会遇到困难。

　　 GNU Scientific Library (GSL) 是一个 GNU 开源项目，由 C 语言写成。

1. Linux 安装使用

　　在 Debian/Ubuntu 系统上可执行 sudo apt install libgsl-dev 安装。

　　第二种方法是自己下载源码编译。

　　参考资料。gsl 通常的使用方法是先安装，生成 include 文件夹 (含有所有头文件) 和 lib 文件夹 (.so 文件以及 .a 文件). 先下载最新版安装包, 目前是 gsl-2.5.tar.gz, 解压命令 tar -xvzf gsl-2.5.tar.gz, 得到 gsl-2.5 文件夹, cd gsl-2.5, 然后 ./configure --prefix=安装目录 其中安装目录只能是绝对目录. 然后 make, 安装好以后 make check 检查, 然后 make install 即可. 只有最后一步会在安装目录中生成文件.

// example.c
#include <stdio.h>
#include <gsl/gsl_sf_bessel.h>

int main (void) {
    double x = 15.0;
    double y = gsl_sf_bessel_J0 (x);
    printf ("J0(%g) = %.18e\n", x, y);
    return 0;
}

　　要编译, 用 gcc -Wall -I 安装目录/include/ -c example.c

　　要 link, 用

gcc test.o -Wl,-rpath,安装目录/lib -L 安装目录/lib -lgsl -lgslcblas -lm

其中 gsl 包含所有 gsl 的函数, gslcblas 提供了一个 cblas, 但也可以用其他更优化的如 ATLAS 提供的, m 是编译器的 math library.

　　以下试图使用 apt 直接安装 gsl

使用 sudo apt-get install libgsl 再按两次 tab 即可显示所有相关包
安装完后用 locate libgsl.so 或者 locate libgsl 就能找到所有 so 文件（貌似找不到 a 文件），只好放弃

源码再利用

　　 gsl 完全是 c 语言写的, 所以 cuda 应该也是以用的, 但是不能用编译好的 a 和 so, 而是要重新由源码编译. 即使不用 cuda, 直接使用源码也可以让代码更 portable.

　　用 understand 分析了一下 bessel 和 3j symbol 两个函数, 发现如果不修改代码, 要找到编译某个函数需要的所有文件真的很难, 至少有几十个文件. 其中有一个比较特殊的文件是 config.h, 应该是要运行安装包的 config 以后才会生成的.

　　我觉得可以把所有的头文件和 c 文件都放在一个文件夹里面, 然后做一个类似 SCID_TDSE 的 makefile, 自动分析出 dependency. 不过 c 和 fortran 不同，要做到自动还是很有难度的. 不知道 understand 有没有这个功能. 如果不行, 干脆就所有 c 文件都编译? 又或许安装包里的 makefile 已经有 dependency list 了.

　　然后又发现 gsl 安装的就是所谓的 two-step process: configure followed by make.

　　用 git 对比了一下安装过程的源码, 发现安装过程并不会改变任何源码(.c 和 .h 文件), 只会根据系统生成 "config.h", 其实也可以直接手动修改该文件, 主要是一些宏的定义和取消, 注释非常易懂. 所以理论上, 只要把所有源码文件都放到一起编译就可以了.

2. Visual Studio 编译 GSL

其实与其自己编译，可以看看 MSYS2 里面安装 GSL 后的 dll 能不能拿来直接用
也可以直接到 GSL-bin repo 中复制头文件，lib 和 dll 文件

　　以下介绍如何使用用 CMake 和 Visual Studio 2017 编译 lib 和 dll 以及测试文件（貌似测试的时候有一项会 fail）

Windows 安装 Cmake
首先下载 GSL 源码（含 CMake）

打开 CMakeLists.txt 文件，会提示各个编译器选项怎么设置，如

cmake -G"Visual Studio 15 2017 Win64" -DGSL_INSTALL_MULTI_CONFIG=ON \
          -DBUILD_SHARED_LIBS=ON -DMSVC_RUNTIME_DYNAMIC=ON \
          <path to gsl sources>

在 PowerShell 里面运行这个貌似会出错，最稳妥的办法还是用 CMake 的 GUI 界面。输入源码路径和输出路径，然后 Configure。选择 x64, Visual Studio 2017，native generator。成功以后按照上面的选项勾选 GSL_INSTALL_MULTI_CONFIG=ON BUILD_SHARED_LIBS=ON MSVC_RUNTIME_DYNAMIC=ON，然后点 generate 即可。
在输出路径找到 sln 文件，双击打开 Visual Studio 2017，选 Release，确认是 x64，然后在菜单中 Build -> All 即可。
成功之后，dll 文件在 bin/Release/gsl.dll，lib 文件在 Release/gsl.lib，头文件在 gsl 中。
要测试，在 Power Shell 里面 cd 到 CMake 输出目录下，CTest -VV 即可（-VV 是 extra verbose）

3. 使用部分源码

SLISC 的源码中实现了自己从部分 GSL 源码直接编译。供参考。

4. 异常处理

　　如果要临时关闭一些 trivial 的异常（比如 exp(-x) 对于大 x 会 underflow 异常），用 gsl_set_error_handler_off() 要恢复默认的异常处理，用 gsl_set_error_handler(NULL) 详见这里。