如何使用 vDSP 集成到 Swift

Posted 2023-02-25

【中文标题】如何使用 vDSP 集成到 Swift

【英文标题】：How to integrate in Swift using vDSP

【发布时间】：2021-11-14 15:23:53

【问题描述】：

我尝试在 Swift 中寻找 SciPy's cumtrapz function 函数的替代品。我找到了一个名为vDSP_vtrapzD 的东西，但我不知道如何使用它。这是我到目前为止所做的：

import Accelerate
var f1: [Double] = [<some data>]
var tdata: [Double] = [<time vector>]
var output = [Double](unsafeUninitializedCapacity:Int(f1.count), initializingWith: _, _ in)

vDSP_vtrapzD(&f1, 1, &tdata, &output, 1, vDSP_Length(f1.count))

【问题讨论】：

不相关，但我要补充一点：如果您将变量命名为比 f1 和 tdata 更有用的名称，则无需编写像 some data 和 time vector 这样的 cmets。您可以将变量命名为 :p

对不起。它在我的计算中更有意义，但我在发布问题时忘记更改它。

【参考方案1】：

您很接近，但您错误地使用了Array.init(unsafeUninitializedCapacity:initializingWith:)。来自its documentation：

讨论

在闭包内部，将initializedCount 参数设置为闭包初始化的元素数量。 buffer[0..<initializedCount] 范围内的内存必须在闭包执行结束时初始化，buffer[initializedCount...] 范围内的内存必须未初始化。即使initializer 闭包抛出错误，这个后置条件也必须成立。

这个 API 比 Array.init(repeating:count:) 更不安全（但性能更好），它分配一个固定大小的数组，并花时间初始化它的所有内容）。这有两个潜在的缺点：

如果数组的目的是提供一个缓冲区来写入结果，那么在此之前对其进行初始化是多余和浪费的

如果您放入该缓冲区的结果最终大于您的 数组，您需要记住手动“修剪”多余的部分 将其复制到一个新数组中。

Array.init(unsafeUninitializedCapacity:initializingWith:) 对此进行了改进：

询问您可能需要的最大容量 为您提供具有容量的临时缓冲区 重要的是，它未初始化。这使它更快，但如果使用不当也会更危险（buffer underflow errors 的风险）。 然后你告诉它你实际使用了多少临时缓冲区 它会自动将大部分缓冲区复制到最终数组中，并将其作为结果返回。

您正在使用Array.init(unsafeUninitializedCapacity:initializingWith:)，就好像它是Array.init(repeating:count:)。要正确使用它，您可以将初始化逻辑放入 initializer 参数中，如下所示：

let result = Array<Double>(unsafeUninitializedCapacity: f1.count, initializingWith:  resultBuffer, count in
    assert(f1.count == tdata.count)
    
    vDSP_vtrapzD(
        &f1,                       // Double-precision real input vector.
        1,                         // Address stride for A.
        &tdata,                    // Pointer to double-precision real input scalar: step size.
        resultBuffer.baseAddress!, // Double-precision real output vector.
        1,                         // Address stride for C.
        vDSP_Length(f1.count)      // The number of elements to process.,
    )
    
    count = f1.count // This tells Swift how many elements of the buffer to copy into the resultant Array
)

【参考方案2】：

仅供参考，vDSP_vtrapzD 有一个不错的 Swift 版本，您可以在这里看到：https://developer.apple.com/documentation/accelerate/vdsp/integration_functions。返回结果的变体使用unsafeUninitializedCapacity 初始化器。

在相关说明中，Quadrature 还有一个不错的 Swift API：https://developer.apple.com/documentation/accelerate/quadrature-smu

西蒙