使用 GSL 减少 ODE 系统的编译资源

Question

我正在使用 C++ 和 GSL（Gnu 科学库）来集成具有 4503 个方程的大型 ODE 系统。由于系统很僵硬，我需要为积分设置雅可比行列式，结果矩阵大约有 2000 万个条目。

要初始化 ODE 系统和 Jacobian，GSL 需要使用具有特定签名的函数，即

int system(double t, const double y[], double dydt[], void *params);
int jac (double t, const double y[], double *dfdy, double dfdt[], void *params);

其中 dydt[] 和 *dfdy 分别是系统和雅可比矩阵的数组。

我在两个单独的 .cpp 文件中声明了这些函数。对于系统，我有类似

的东西

// ODESystem.cpp

int system(double t, const double y[], double dydt[], void *params) {
    (void)(t);
    double l = *(static_cast<double*>(params));

    dydt[0] = 0;

    // lots of assignment statements like the above

    return GSL_SUCCESS;
}

对于雅可比矩阵，我有类似的东西

// ODEJacobian.cpp

int jacobian(double t, const double y[], double *dfdy, double dfdt[], void *params) {
    (void)(t);
    (void)(y);
    double l = *(static_cast<double*>(params));

    dfdy[0] = 0;

    // lots of assignment statements like the above

    return GSL_SUCCESS;
}

到目前为止，GCC 能够很好地处理 ODESystem.cpp，但是编译 ODEJacobian.cpp 需要很长时间（大约 45Gs 的 ram），（我猜，由于这个怪物中赋值操作的表达式树的大小，这是可以理解的）但它最终没有错误或警告。

Clang 似乎无法处理函数的大小，当它正常退出时，它会发出有关 "reaching the end of a non void function and finding no return statement" 的警告，在我看来，好像 clang "gives up" 在雅可比函数结束。然而，对于较小的尺寸（大约 5,745,609 个分配），Clang 可以正常工作并且不会发出警告。

我的问题是：在这种情况下，可以做些什么来减少编译 Jacobian 矩阵所需的资源量（时间和内存），同时遵守 GSL 对 GCC 和 Clang（或两者）施加的约束？

Answer 1

不要为此写作业。而是将数据复制到数组中。

我建议在程序启动时先将文件中的值读取到 std::vector<double> vec; 中。然后您可以继续重复使用其内容。这也使得在不重新编译的情况下修改值变得更容易，并且编译器不必做那么多不必要的工作。

然后

std::copy(vec.begin(), vec.end(), dydt);

std::copy 需要 #include<algorithm>，std::vector 需要 #include<vector>。

使用 GSL 减少 ODE 系统的编译资源

Reducing compile resources using GSL for an ODE system

c++

gcc

clang

compiler-optimization

gsl