C++中调用FFTW

1. 下载

关于其下载地址详见 http://www.fftw.org/
打开VS的工具命令提示符，
输入

lib /machine:x86 /def:libfftw3-3.def

或者输入

lib /machine:x64 /def:libfftw3-3.def

libfftw3-3是double 版本，libfftw3f-3是float版本，libfftw3l-3是long double版本；
将下列三个文件粘贴到与cpp文件相同的目录下
fftw3.h
libfftw3-3.dll
libfftw3-3.lib

2.包含库

在cpp文件中加入代码

#include "fftw3.h"
#pragma comment(lib, "libfftw3-3.lib")

3.测试代码1

#include <iostream>
#include "fftw3.h"
#pragma comment(lib, "libfftw3-3.lib")
//实部与虚部
#define REAL 0
#define IMAG 1
using namespace std;
int main() {
	/*
	*fftw_complex 是FFTW自定义的复数类
	*引入<complex>则会使用STL的复数类
	*/
	fftw_complex x[5];
	fftw_complex y[5];

	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		x[i][REAL] = i;
		x[i][IMAG] = 0;
	}
	//定义plan，包含序列长度、输入序列、输出序列、变换方向、变换模式
	fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d(5, x, y, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);

	//对于每个plan，应当"一次定义 多次使用"，同一plan的运算速度极快
	fftw_execute(plan);

	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		cout << y[i][REAL] << "  " << y[i][IMAG] << endl;
	}
	//销毁plan
	fftw_destroy_plan(plan);
	cout << "\nPress Enter to exit..." << endl;
	cin.get();
	return 0;
}

4.测试代码2

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/timhuang1893/article/details/82904359

void function MyPSD(double in[], double out[], int Nfft)
{
    // Part I
    fftw_complex *fftIn =  (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(double)* Nfft);		    //fft 输入缓存
	fftw_complex *fftOut =(double*)fftw_malloc(sizeof(double)* Nfft);	    //fft 输出缓存
 
    fftw_plan fftPlan = fftw_plan_dft_r2c_1d(Nfft, fftIn, fftOut, FFTW_ESTIMATE); //一维正向傅里叶变换
    //Part II;
    for(auto i = 0;i<Nfft;i++)
        fftIn[i][0] = in[i];
    fftw_execute(fftPlan);
    for(auto i = 0;i<(Nfft/2+1);i++)
        Out[i] = (fftOut[i][0]*fftOut[i][0]+fftOut[i][1]*fftOut[i][1])/Nfft;
    
    // Part III
    fftw_free(fftIn);
    fftw_free(fftOut); 
    fftw_destroy_plan(fftPlan);        // 销毁fftw初始化的内容
 
    return;
}

5. 分析

我在上一段函数的注释中将用注释分了三段，从功能来说；

Part I 准本工作
Part II 传入数据，执行计算，拷贝数据
Part III 内存释放
其实，FFTW的工作原理和STL的设计有些类似，将工作分解为：输入数据容器，输出数据容器，算法执行器构成。为了快速计算需要，FFTW针对确定点数的FFT运算，实时上会预生成一些参量和申请特定的空间。