背景
FFTWは高速なFFTを実装できるオープンソースの１つです
FFTW公式サイト
私もCのコードを高速化するためにFFTWを導入しようとしましたが、Windowsでのインストールに苦戦しました
公式ドキュメントやブログには、以下のようなインストール方法が紹介されていますが、背景知識が乏しいため、うまくいきませんでした
- Visual Studioでコンパイル済みdllファイルを導入する
- →Visual Studioのプロジェクトを作成する必要がありそうで面倒。そもそもコマンドプロンプト上でコンパイルしたい
- MinGWでFFTWをコンパイルする
- →MinGWでライブラリをコンパイルする方法がそもそもよくわからない
そこで、私が試行錯誤の末にたどり着いた方法を記録します
読者の対象
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CでFFTWを導入したい方(C++も可)
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WindowsにFFTWをインストールしたい方
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コマンドプロンプト（Visual Studioを経由しない）でコンパイルしたい方
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MinGWを補うソフトウェアを導入してもよい方
著者のインストール環境（2024/09時点）
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Windows 11
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FFTW 3.3.10-5
インストール方法の要約
1. MSYS2をインストール
2. MSYS2 MINGW64のプロンプトでFFTWを含むコンパイルに必要なライブラリをインストール
3. コマンドプロンプトでCおよびC++のコードをコンパイル
詳細
1.MSYS2をインストール
MSYS（Minimal SYStem）とは
Windows上でUnixライクな環境を提供するソフトウェアの１つ
特にMinGW（Minimalist GNU for Windows）との組み合わせでよく使わる
MSYS2はその後継版
MSYS2を導入する利点
MinGWはWidowsでCやC++をコンパイルする際にインストールした方も多いでしょう
MSYS2はそのMinGWの機能を補完するような便利な機能があります
例えば、パッケージ化されたライブラリをpacmanのコマンドでインストールできます
そのパッケージインストールの手軽さがMSYS2を導入する利点です
MSYS2のインストール方法
インストーラのダウンロード
１． 公式サイトからインストーラ.exeをダウンロードする
MSYS2 ダウンロードサイト
インストーラの実行
２． ダウンロードした.exeを実行する
基本デフォルト設定でOK（カスタム可能）
MSYS2プロンプトの起動
３． アプリ「MSYS2 UCRT64」を開く（タスクバーの虫眼鏡アイコンから検索して開く）
MSYS2の初期設定
４． 出てきたプロンプトに以下のコマンドを実行して初期設定する
[Y/n]で止まったらYを入力してエンター
pacman -Syu
pacman -Su
MSYS2の環境変数を登録
５． 管理者用コマンドプロンプトを開いて以下のコマンドを１つずつ実行する
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";C:\msys64\mingw64\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";C:\msys64\usr\local\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";C:\msys64\usr\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";C:\msys64\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";C:\msys64\opt\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
環境変数の確認
６．タスクバーの虫眼鏡から「環境変数を編集」を開き、ユーザ環境変数(U)の変数PATHをクリックして「編集(E)...」ボタンを押す
MinGWの優先順位を下げる
７. もし、以下のような今までのMinGWのPathがあるのであれば一番下へ移動させる
C:\MinGW\bin
※これでMSYS2がMinGWより優先的に参照されてうまく動作する
2.MSYS2 MINGW64で必要なライブラリをインストール
MSYS2 MINGW64プロンプトを起動
１． アプリ「MSYS2 MINGW64」を開く（タスクバーの虫眼鏡アイコンから検索して開く）
コンパイルに必要なパッケージをインストール
２．以下のコマンドを、MSYS2 MINGW64のプロンプトで実行する
pacman -S base-devel msys2-devel mingw-w64-i686-toolchain mingw-w64-x86_64-toolchain mingw-w64-x86_64-boost
FFTWのインストール
３. ブラウザでfftw msysと検索し、Packageサイトのpacmanから始まるコマンドをコピーし、MSYS2 MINGW64のプロンプトで実行する
pacman -S mingw-w64-x86_64-fftw
４. ほかに必要なライブラリがあれば別途pacmanでインストール
3.コマンドプロンプトでコードをコンパイル
以上の手順をもって、コマンドプロンプトでのコンパイルが可能になります
gcc -o a fftw_code.c -lfftw3 -lm
FFTWを使ってコンパイルする際は、-lfftw3 -lm（double精度）、-lfftw3f -lm（float精度）、-lfftw3l -lm（long double精度）を使ってください
参考文献