Подключение фортрановской LAPACK x64 в x64 проект на C#

Выяснился еще один нюанс - в Компонентом Паскале (среда BlackBoox Component Builder) я использовал следующие конструкции.

При описании:

PROCEDURE DGTSV* ["dgtsv_"] (VAR n : LAPACK_Integer; VAR nrhs : LAPACK_Integer;
  VAR dl : Double; VAR d : Double; VAR du : Double; VAR b : Double;
  VAR ldb : LAPACK_Integer; VAR info : LAPACK_Integer);

При использовании:

LAPACK.DGTSV (size, nrhs, c0[1], c1[0], c2[0], v[0], size, info);

Обращаю внимание на VAR dl, d, du, b : Double; (VAR - указание на использование передачи по ссылке, а не по значению, аналог в c# - ref) - это не dl, d, du, b : POINTER TO ARRAY OF Double;. И при вызове стоят не указатели на массивы c0, c1, c2, v, а указатели на элементы массивов c0[1], c1[0], c2[0], v[0]. Причём, c0[1] - это указатель на элемент массива с индексом 1 (индексация с 0). К моему удивлению, если в исходнике C# Linalg подправить описание с

static extern void lapack_dgtsv(ref int n, ref int nrhs, double[] dl, double[] d, double[] du, double[] v, ref int ldb, ref int info);

на

static extern void lapack_dgtsv(ref int n, ref int nrhs, ref double dl, ref double d, ref double du, ref double v, ref int ldb, ref int info);

то и вызов можно сделать не

lapack_dgtsv (ref size, ref nrhs, c0, c1, c2, v, ref size, ref info);

а

lapack_dgtsv(ref size, ref nrhs, ref c0[1], ref c1[0], ref c2[0], ref v[0], ref size, ref info);

т.е. тот же трюк, что работал в Компонентном Паскале можно провернуть и тут (c0[1])!!!

Итак, решаем одномерную стационарную задачу теплопроводности d2u/dx2 = 0 на трёх точках - да, это смешно, но это самый простой тест. Вторая производная аппроксимируется так: u[2] - 2*u[1] + u[0] = 0. Левое граничное условие - u[0] = 0, правое - u[1] = 1. Матрица коэффициентов и прочее:

0 [1  0  0]     [u0]   [0]
  [1 -2  1]   * [u1] = [0]
  [0  0  1] 0   [u2]   [1]

Стационарное решение - прямая x = i/(N-1), где i = 0..2, N = 3, т.е. u = (0, 0.5, 1). Нулевые элементы матрицы за пределами []-скобок - как бы продолжения над- и под-диагоналей.

Основная диагональ - (1, -2, 1). Нижняя диагональ - (1, 0), а с учетом дополнительного элемента (0, 1, 0). Аналогично - верхняя: (0, 1, 0)

Дополнительные элементы как-бы не используются, но есть. Они позволяют избежать смещения индексов: с0[i-1] вместо желаемого с0[i].

с0[i-1] := a[i,i-1];
с1[i] := a[i,i];
с2[i] := a[i,i+1];

Исходный код:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace Linalg
{
    class Program
    {
        [DllImport("openblas.dll", EntryPoint = "dgtsv_")]
        static extern void lapack_dgtsv(ref int n, ref int nrhs, ref double dl, ref double d, ref double du, ref double v, ref int ldb, ref int info);
        static void Main(string[] args)
        {
            int size = 3;
            int nrhs = 1;
            double[] c0 = new double[] { 0.0, 1.0, 0.0 };
            double[] c1 = new double[] { 1.0, -2.0, 1.0 };
            double[] c2 = new double[] { 0.0, 1.0, 0.0 };
            double[] v = new double[] { 0.0, 0.0, 1.0 };
            int info = 0;

            Console.WriteLine("v = ({0}, {1}, {2})", v[0], v[1], v[2]);

            lapack_dgtsv(ref size, ref nrhs, ref c0[1], ref c1[0], ref c2[0], ref v[0], ref size, ref info);

            Console.WriteLine("info = {0}", info);
            Console.WriteLine("v = ({0}, {1}, {2})", v[0], v[1], v[2]);
        }
    }
}

И да - это работает!

Огроменное спасибище Владимиру https://ru.stackoverflow.com/users/248924/vladimir

Решение нашлось.

Сначала в VS2019 добавляем поддержку C++. Он в процессе потребуется и без файла vcvars64.bat не обойтись.

Делаем всё по инструкции: https://github.com/xianyi/OpenBLAS/wiki/How-to-use-OpenBLAS-in-Microsoft-Visual-Studio

Качаем OpenBLAS c https://sourceforge.net/projects/openblas/files/v0.3.10/ (https://sourceforge.net/projects/openblas/files/v0.3.10/OpenBLAS%200.3.10%20version.tar.gz/download)

Качаем и устанавливаем 64-битную миниконду со страницы https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html (https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Windows-x86_64.exe)

Все операции я проводил в корне C: - у меня это SSD. Создал папку C:opt - она потребуется в дальнейшем. Распаковал архив с OpenBLAS и переименовал его в C:OpenBLAS. Запускаем консоль анаконды "Anaconda Prompt (Miniconda3)" - я её запустил с правами администратора, на всякий - во избежание возможных проблем с правами на запись. Переходим в консоли в папку с OpenBLAS'ом:

cd
cd openblas

В консоли отображается

(base) C:OpenBLAS>

Все команды вводим в консоли. Поехали!

conda update -n base conda
conda config --add channels conda-forge
conda install -y cmake flang clangdev perl libflang
conda install -y -c isuruf kitware-ninja

Затем

"C:Program Files (x86)Microsoft Visual Studio2019CommunityVCAuxiliaryBuildvcvars64.bat"

Создаем в C:OpenBLAS .bat-файл с таким содержимым (опция -DBUILD_SHARED_LIBS=ON обязательна). Я назвал его zx.bat:

set "LIB=%CONDA_PREFIX%Librarylib;%LIB%"
set "CPATH=%CONDA_PREFIX%Libraryinclude;%CPATH%"
mkdir build
cd build
cmake .. -G "Ninja" -DCMAKE_CXX_COMPILER=clang-cl -DCMAKE_C_COMPILER=clang-cl -DCMAKE_Fortran_COMPILER=flang -DBUILD_WITHOUT_LAPACK=no -DNOFORTRAN=0 -DDYNAMIC_ARCH=ON -DBUILD_SHARED_LIBS=ON -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

В консоли анаконды его запускаем:

zx

Переходим к самому главному и самому долгому:

cmake --build . --config Release

После окончания компиляции завершаем всё командой:

cmake --install . --prefix c:opt -v

Забегая вперед - нужно ввести еще одну, самую последнюю команду :)

conda install libflang

Заходим в C:optbin и видим свежеиспечённую openblas.dll. В 64-битном Dependency walker'е (он проживает по адресу https://www.dependencywalker.com/) можно увидеть зависимости этой dll. Нужны оказываются ещё и некие flang.dll и flangrti.dll, а сама flang.dll потребует libomp.dll. После команды conda install libflang они как раз установятся и найти их можно в папке "C:Documents and SettingsAll UsersMiniconda3Librarybin".

Теперь запускаем Visual Studio 2019 (ну у кого что), создаем консольное приложение. В диспетчере конфигурации сразу выставляем платформу x64.

Исходный код:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace Linalg
{
    class Program
    {
        [DllImport("openblas.dll", EntryPoint = "dgtsv_")]
        static extern void lapack_dgtsv(ref int n, ref int nrhs, double[] c0, double[] c1, double[] c2, double[] v, ref int ldb, ref int info);
        static void Main(string[] args)
        {
            int size = 3;
            int nrhs = 1;
            double[] c0 = new double[] { 1.0, 0.0, 0.0 };
            double[] c1 = new double[] { 1.0, -2.0, 1.0 };
            double[] c2 = new double[] { 0.0, 0.0, 1.0 };
            double[] v = new double[] { 1.0, 2.0, 3.0 };
            int info = 0;
            lapack_dgtsv (ref size, ref nrhs, c0, c1, c2, v, ref size, ref info);

            Console.WriteLine("info = {0}", info);
        }
    }
}

Всем большое спасибо за участие.