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）将大型 ODE 系统与 4503 方程集成。 由于系统很僵硬，我需要为积分设置雅可比行列式，结果矩阵有大约 2000 万个条目。

为了初始化 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。

我已经在两个单独的.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（和大约 45Gs 的内存），（我想，由于表达式树的大小，这是可以理解的对于这个怪物中的赋值操作），但它最终没有错误或警告。

Clang 似乎无法应付函数的大小，虽然它正常退出，但它会发出关于“到达非 void 函数的末尾并且找不到 return 语句”的警告，在我看来好像 clang“放弃了”在雅可比函数结束之前的某个地方编译。 然而，对于较小的尺寸（大约 5,745,609 个分配），Clang 做得很好并且不发出警告。

我的问题是：在这种情况下可以做些什么来减少编译雅可比行列式所需的资源量（时间和内存），同时尊重 GSL 对 GCC 和 Clang 中的一个（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。

我建议首先将文件中的值读入std::vector<double> vec; 在程序启动时。 然后，您可以继续重用其内容。 这也使得无需重新编译就可以更轻松地修改值，并且编译器不必做太多不必要的工作。

然后

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

这需要std::copy #include<algorithm>和std::vector #include<vector> 。