iOSおよびOSX用のSharkを構築する

はい、そのような見出しはあまり意味がありませんので、「カットに行くかどうか」とまだ考えている人のためにいくつかの説明をします。

Shark-機械学習（機械学習）のC ++ライブラリのセット、つまり線形および非線形最適化、ニューラルネットワーク、教師あり、なしの学習、進化的アルゴリズムなど。 より詳細な説明は、プロジェクトのウェブサイトで見つけることができます。

次の質問への回答に興味がある場合

• iOS用の静的ライブラリを構築する方法は？
• iOS用のフレームワークを作成する方法は？
• CocoaPodsを介してiOSおよびOSXフレームワークを公開する方法は？

それからあなたは猫の下にいます。
。

なんで？

「iOSにとって便利で便利なライブラリを増やすために」と簡単に答えることができましたが、別の理由がありました。 iOS向けのボードゲームの開発中に、機械学習を使用して、対戦相手の人工知能（AI）を開発したかったのです。

計画は単純で、最初に数万のゲームを通じてニューラルネットワークを駆動してAIをトレーニングし、Mac OSで強力なハードウェアで実行してから、トレーニングされたネットワークを利用してiPhone / iPadのアプリケーションで使用します。 brew install sharkを使用してSharkバージョン2.3.4をポピーにインストールできる場合のみ、計画の最初の部分は比較的簡単に実装できました。

ここで、記事がライブラリ2.3.4のバージョンに関するものであることに注意してください。 プロジェクト自体はすでに2.3.4から大きく外れており、現在ベータバージョン3.0が利用可能です 。 新しいバージョンのコードは大幅に再設計され、サードパーティライブラリとしてboostを使用しているため 、特にiOSのコンテキストでは、これはまったく異なる話です。

計画の2番目の部分に戻りましょう。 トレーニング後、私はまだニューラルネットワーク係数のファイルを手にしています。 このファイルの形式はどこにも記述されていません（または検索が不十分です）ので、読み取りと使用の最も安価な方法は同じSharkを使用することです。つまり、ライブラリをiOSに移植する必要があります。

どうやって？

簡単な答えは、ソースを取得してコンパイルすることです。詳細な答えは、Habréの記事です。

明確なビジネス、Habrで書く前に、私は最初にライブラリを組み立て、 GitHubのリポジトリの形でこのすべてを設計しました。 そのため、わかりやすくするために、ビルドスクリプトのコードを使用して投稿にシーズニングを行います。

プロセス全体を次のステップに分けることができます

• ソースコードをダウンロードする
• ソースコードにパッチを当てる
• 構成および構築
• 「厚い」ライブラリを作成する
• フレームワークにパックする
• CocoaPodsへの投稿

はい、つまり、iOSデバイスおよびシミュレーター（およびOSXの個別）の開発用に「太い」（「太い」または「太い」）静的ライブラリーを収集するだけでなく、すべてをフレームワークとして整理し、 CocoaPodsからアクセスできるようにします。

それでは、一歩一歩始めましょう。

ソースコードをダウンロードする

ここではすべてが簡単です。あまり詳細に説明することはありませんので、噛みすぎたり、アーカイブをダウンロードして解凍したりしないようにします。

ソースコードにパッチを当てる

当初、コードはgcc 4.2を使用して開発されましたが、clangバージョン5.0を使用してコンパイルしようとしています。 gcc 4.2のリリース以来、コンパイラとC ++標準は大きく進歩したため、clangが一部のコードを好まないことは驚くことではありません。 修正する以外に何も残っていない、すなわち パッチ、問題のあるコード。

デフォルトのコンストラクター

初めて、コンパイラはReClaM/EarlyStopping.cpp 78行目でつまずきReClaM/EarlyStopping.cpp 。

 EarlyStopping::EarlyStopping(unsigned sl = 5) 

EarlyStoppingコンストラクターには単一の引数（ unsigned sl ）があり、この引数にはデフォルト値（ 5 ）が指定されています。 したがって、このコンストラクターはデフォルトのコンストラクターになります。「まあ、それを聞かせて」-gcc 4.2は言いますが、clangはこれについて完全に異なる意見を持っています。 StackOverflow でこのエラーの説明を見つけることができます。

「額」を修正します。つまり、 デフォルト値を削除するだけです。

 EarlyStopping::EarlyStopping(unsigned sl) 

ちょっと待って！ -あなたが言う-このコンストラクタが引数なしでライブラリコードのどこかで使用されている場合はどうなりますか？
絶対に公正な質問。 幸いなことに、このコンストラクターはコードの他のどこでも（明示的または暗黙的に）呼び出されません。つまり、このような変更による害はありませんが、コードで呼び出すときは注意してsl値を渡す必要があります

finiteはiOSでは使用できません

次のエラーは、デバイスとシミュレーターの両方で、iOSでfinite(x)関数が使用できない（含まれない）ことです。 この問題への参照は、たとえばこちらの Webで見つけることができます。

解決策は、 isfinite(x)関数を使用することです。 プリプロセッサマクロを使用して、 finite(x)をisfinite(x) finite(x)として再定義しますこれを行うには、 SharkDefs.h次のコードを追加します


ここでのロジックは、Apple OSの1つ、つまり __APPLE__および__MACH__場合、 TargetConditionals.hヘッダーファイルを含めてから、 TARGET_IPHONE_SIMULATOR 、 TARGET_OS_IPHONEおよびTARGET_OS_MAC値を確認し、iOSデバイスおよびシミュレーターのfinite(x)を再定義します。

drem(x, y)関数とまったく同じ問題で、 drem(x, y)に置き換える必要があります。 ただし、Shark drem(x, y)は使用しないため、これは単なる情報のメモです。

FileUtilの修正

次のエラーは、 FileUtilモジュール、つまりFileUtil.hファイルに関連しています。

最初は、clangはiotypeとSetDefault 、 ScanFromおよびPrintToを見つけることができません。 名前空間（名前空間）を使用して、コンパイラにヒントを与えましょう。 必要に応じて簡単な交換を行います

 iotype -> FileUtil::iotype SetDefault -> FileUtil::SetDefault ScanFrom -> FileUtil::ScanFrom PrintTo -> FileUtil::PrintTo 

このファイルの最後の問題はio_strict関数です。この関数は、 io_strict宣言されるscanFrom_strictおよびprintTo_strict関数を呼び出します。
解決策？ io_strictをファイルの最後に移動するだけで問題ありません。

double erf（double） throw（） ;

Mixture/MixtureOfGaussians.cppコンパイルMixture/MixtureOfGaussians.cpp 、次のコードMixture/MixtureOfGaussians.cppとしてマークされます。

 extern "C" double erf(double) throw(); 

extern "C"宣言は元のプロトタイプと一致しません。
この場合、問題はthrow()削除することで解決されます。

 extern "C" double erf(double); 

一部の修正については、 throw()を削除するなど、詳細な説明を提供していないことを認識しています。 コメント欄にコメントをいただければうれしいです。

RandomVector this-> p

次の行は、 Mixture/RandomVector.h 72行Mixture/RandomVector.h 。コンパイラーは、 pどのようにMixture/RandomVector.hかわかりません。 また、この行のコードコメント（ // !!! ）も警告されます。

 for (unsigned k = x.dim(0); k--;) { l += log(Shark::max(p(x[ k ]), 1e-100)); // !!! } 

コードを分析した結果、これは非常にpでした。 RandomVectorは、「失われた」メソッドpを宣言したRandomVar継承します。


this->pの構築はthis->pます。

 for (unsigned k = x.dim(0); k--;) { l += log(Shark::max(this->p(x[ k ]), 1e-100)); // !!! } 

CMakeLists.txt

最新のパッチは、コンパイルエラーとは関係ありません。
iOS用のライブラリを取得するため、このライブラリは静的である必要がありますが、プロジェクトはデフォルトで動的ライブラリを構築します。 目的の結果を得るには、 CMakeLists.txtファイルの1行を置き換えます。

 ADD_LIBRARY( shark SHARED ${SRCS} ) #   ADD_LIBRARY( shark STATIC ${SRCS} ) 

原則として、この行を「SHARED」で置き換えることはできませんが、単に「STATIC」で別の行を追加すると、動的ライブラリと静的ライブラリの両方がコンパイルされます。

パッチを適用する

もちろん、このプロセスを繰り返すことにした場合、コードを手動で選択することは意味がありません。 時間と神経を節約するために、既製のパッチがあります。
興味のある方は、このパッチはdiffユーティリティを使用して入手した

 diff -crB shark_orig shark_patched > shark.patch 

このパッチを適用するには、ユーティリティ、アテンション、 patchを使用する必要があります

 SRC_DIR=src # --- patchSource() { echo Patching source code... patch -d $SRC_DIR/Shark -p1 --forward -r - -i ../../shark.patch doneSection } 

構成および構築

最後に、パッチは終了しました。アセンブリに直接進むことができます。
makeを使用してプロジェクトをビルドします。プラットフォームごとにすべてを正しく構成するためにのみ残りますcmake （configure make）ユーティリティは、 Makefileおよびmake必要な他のファイルを作成するのに役立ちます。 次のプラットフォームとアーキテクチャのために、ライブラリを3回構成および構築する必要があります。

• iOSデバイスarmv7 、 armv7s 、 arm64アーキテクチャ
• iOSシミュレーターi386およびx86_64
• OSX- x86_64

はい、重要な点は、Xcode 5を使用することですarmv6アーキテクチャのサポートはXcode 5から公式に削除されたため、まったく考慮しません。

iOSデバイスとシミュレーターのライブラリを1つの「厚い」ライブラリーにマージします。これらのライブラリーは、不要なジェスチャーなしでデバイスとシミュレーターの開発に同時に使用できます。

Cmakeの基本

だからcmake 。 プラットフォームごとに、次の設定を使用して環境を適切に構成する必要があります

• C ++コンパイラ （ CMAKE_CXX_COMPILER ）
  デフォルトは/usr/bin/c++ clang++が、Xcodeツールチェーンのclang++を使用する必要があります。
• C ++コンパイラフラグ （ CMAKE_CXX_FLAGS ）
  これらのフラグを使用して、必要なアーキテクチャおよびその他の重要なコンパイルオプションを設定します。
• Cコンパイラ （ CMAKE_C_COMPILER ）
  きれいなCコードがないにもかかわらず、このパラメーターを正しく構成する必要があります。
• ルートシステムディレクトリ （ CMAKE_OSX_SYSROOT ）
  この設定により、選択したプラットフォームのすべての標準システムライブラリを探す場所をコンパイラに指示します。
• インストール接頭辞 （ CMAKE_INSTALL_PREFIX ）
  このパラメーターはオプションです。 make installコマンドで使用されますが、これは行いません。
• ビルドジェネレーター （ -Gフラグ）
  このフラグを使用すると、多くのビルドシステムのいずれかを選択できます。 私たちの場合、「Unix Makefiles」、つまり cmake使い慣れたMakefile cmake生成しMakefile 。 Xcodeプロジェクトを使用するのは論理的ですが、この方法ですべてを組み立てることはできませんでした。

Xcode Toolkit

ツールチェーンという用語の最も成功した翻訳ではないかもしれませんが、「ツールチェーン」よりも確かに優れています。 Xcodeには、必要なすべてのツール（コンパイラ、iPhone OS SDKおよびiPhone Simulator SDKのライブラリなど）が含まれています。もちろん、Xcodeをインストールする必要があります。同じツール（Xcodeコマンドラインツール）もインストールする必要があります。 Xcode設定またはxcode-select --installを使用しxcode-select --install 。

次に、 xcode-selectを使用して、必要なすべてのツールとディレクトリを見つけます。


Mac OS X SDKの場合、 cmakeはそれ以上の指示なしにルートシステムディレクトリを見つけるのに十分なほどスマートです。

プラットフォームごとに順番に次に。

iOSデバイス（iPhone OS SDK）
build/ios別のフォルダーに収集します。

コンパイラはすでに見つかりましたが、C ++コンパイラのフラグを定義します。 armv7 、 armv7s 、およびarm64アーキテクチャ用にビルドするため、 clang++は特別な-archフラグを使用しclang++ 。

ARMアーキテクチャに必要なすべてのシステムライブラリは、 SDKs/iPhoneOS7.0.sdkサブディレクトリXCODE_ARM_ROOT

 CXX_FLAGS="-arch armv7 -arch armv7s -arch arm64" SYSTEM_ROOT=${XCODE_ARM_ROOT}/SDKs/iPhoneOS7.0.sdk 

cmake呼び出しは次のようになります

 mkdir -p build/ios cd build/ios cmake \ -DCMAKE_CXX_COMPILER=$CXX_COMPILER \ -DCMAKE_OSX_SYSROOT="$SYSTEM_ROOT" \ -DCMAKE_C_COMPILER=$C_COMPILER \ -DCMAKE_CXX_FLAGS="$CXX_FLAGS" \ -G "Unix Makefiles" \ ../../src/Shark 

ところで、 cmakeは私たちのために多くの特別な仕事をします。 CおよびC ++コンパイラのみを指定するだけで十分ですcmakeは、同じツールキットから他のすべてのユーティリティ、たとえばranlib 、 lipo 、 ldなどを検索します。

iOSシミュレーター（iPhone Simulator SDK）
同じコンパイラ。

今回必要なアーキテクチャはi386とx86_64です。後者は、たとえば「iPhone Retina（4インチ64ビット）」など、64ビットアーキテクチャのデバイスのシミュレータでテストするために必要です。

必要なライブラリは${XCODE_SIM_ROOT}/SDKs/iPhoneSimulator7.0.sdkます。

また、コードが同じアーキテクチャのOS Xではなくシミュレータ専用に構築されたというもう1つの非常に重要な点は、コンパイラーが-mios-simulator-version-min=7.0フラグを使用して追加のヒントを与える必要があることです

 mkdir -p build/sim cd build/sim CXX_FLAGS="-arch i386 -arch x86_64 -mios-simulator-version-min=7.0" SYSTEM_ROOT=${XCODE_SIM_ROOT}/SDKs/iPhoneSimulator7.0.sdk cmake \ -DCMAKE_CXX_COMPILER=$CXX_COMPILER \ -DCMAKE_OSX_SYSROOT="$SYSTEM_ROOT" \ -DCMAKE_C_COMPILER=$C_COMPILER \ -DCMAKE_CXX_FLAGS="$CXX_FLAGS" \ -G "Unix Makefiles" \ ../../src/Shark 

Mac OS X
そして最後に、Mac OSX。
今回は、CおよびC ++コンパイラーのみを指定するだけで十分であり、 cmakeは残りを見つけます。

 mkdir -p build/osx cd build/osx cmake \ -DCMAKE_CXX_COMPILER=$CXX_COMPILER \ -DCMAKE_C_COMPILER=$C_COMPILER \ -G "Unix Makefiles" \ ../../src/Shark 

Cmakeのトリック

さあ、 makeましょmake ！
cmakeは、考慮すべきcmakeがいくつかあります。

コンパイラーテスト
まず、最初の起動時に、 cmakeはCおよびC ++コンパイラーのテストを実行します。 奇妙なことに、clangとclang ++はiOSプラットフォームでこのテストに失敗しました。 このテストを回避する方法については、インターネット上でいくつかの推奨事項があります。たとえば、 CMakeLists.txtファイルでプロジェクトの説明にNONEを追加しますが、これは役に立ちませんでした。

 PROJECT( shark NONE ) 

私のために働いた方法は、clangとclang ++コンパイラと他のオプションを指定せずに最初にcmakeを開始することです。 cmake 、 CMakeCache.txtファイルとCMakeFilesディレクトリcmake生成します。 さまざまな設定でcmakeを起動すると、今回はコンパイラテストが実行されません。

構成変更
合計で、 cmakeを少なくとも2回開始する必要があります-もう一度考えます。
そして再び、いいえ。

CやC ++コンパイラなどの重要なパラメータが次の起動時に変更された場合、変更はすぐには有効になりません。 cmakeは警告を発し、再度実行するようアドバイスします。 実際、 cmakeはこのようなことを言っていませんが、 ccmakeユーティリティccmakeより多くの情報ccmake提供します。 ccmakeはcmakeコンソールGUIです。

一般的に

• cmake時間、テストに合格するパラメーターなし
• 必要なパラメーターを持つ2つのcmake
• 変更を有効にするための3つのcmake

作る

はい、大事なmake実行できます。 処理を高速化するために、 -jフラグを使用してアセンブリを並列化できます。

 make -j16 

このプロセスには時間がかかりません。その結果、 libshark.a静的ライブラリをlibshark.aます。 fileユーティリティを使用するすべての消防士について、結果のライブラリが必要なすべてのアーキテクチャをサポートしていることを確認します。

「厚い」ライブラリを作成する

iOSデバイス用のライブラリとシミュレータは、1つの「厚い」ライブラリに結合する必要があります。

ここではすべてが非常に簡単ですlipoユーティリティはこのタスクに対処しますlipo

 mkdir -p lib/ios $XCODE_TOOLCHAIN_BIN/lipo -create build/ios/libshark.a build/sim/libshark.a -o lib/ios/libshark.a 

念のため、結果のライブラリ（ file lib/ios/libshark.a ）をチェックして、5つのアーキテクチャがすべてfile lib/ios/libshark.aれていることを確認してください。

フレームワークにパックする

ライブラリをフレームワークの形で注意深くパックするときが来ました。 フレームワークディレクトリは、多くの場合バンドルと呼ばれます。

バンドルを作成する

この段階で、 mkdirとlnを使用して、必要なすべてのシンボリックリンクを使用して、 Shark.frameworkディレクトリと必要なフォルダー構造を内部に作成します。

 Shark.framework/ ├── Documentation -> Versions/Current/Documentation ├── Headers -> Versions/Current/Headers ├── Resources -> Versions/Current/Resources └── Versions ├── A │ ├── Documentation │ ├── Headers │ └── Resources └── Current -> A 

ライブラリをコピー

静的ライブラリをバンドル内にコピーし、その名前をShark変更します。

 cp build/ios/libshark.a Shark.framework/Versions/A/Shark 

ヘッダーファイルをコピーする

次に、すべての.hファイルをsrc/Shark/includeからバンドル内のHeadersフォルダーにコピーします。 次に、不要なstatistics.h削除しstatistics.h 。 CMakeLists.txtファイルに対応するINSTALLコマンドがないためだけに、このファイルは必要ありません。

 cp -r src/Shark/include/* Shark.framework/Headers/ rm Shark.framework/Headers/statistics.h 

パッチヘッダーファイル
ヘッダーがすべてをコピーしたように見えますが、やはりすべてがそれほど明白ではありません。 今フレームワークを使用しようとすると、ヘッダーファイルへのパスに関連するいくつかの不明瞭なエラーがポップアップします。 OS Xの動的ライブラリの場合、ヘッダー検索パスを使用して問題を回避できたとしたら、フレームワークの場合、すべてがそれほど単純ではありません。

Shark開発者は#includeディレクティブの正しいパスを処理しなかったため、それらの作業を行う必要があります。

適切なアプローチを探して、よく整理されたライブラリの例、すなわちブーストに注意を向けました。 たとえば、 boost/からboost/で始まるコンポーネントの#includeディレクティブのすべてのパス

 #include "boost/config.hpp" #include <boost/type_traits/remove_reference.hpp> 

すべての#includeディレクティブに対して次のルールを使用して、 sedエディターとパッチファイルを使用します

• 「#include <something>」および「#include」something「」に不足しているスペースを追加します（はい、いくつかありました）
• SharkDefs.hをShark/SharkDefs.h SharkDefs.h
• すべてのライブラリコンポーネントのパスにShark/を追加します

ここでのコンポーネントとは、 Headersフォルダーのサブディレクトリ、つまり Array, Rng, LinAlg, FileUtil, EALib, MOO-EALib, ReClaM, Mixture, TimeSeries, Fuzzy

Info.plistを作成する

フレームワークを作成する最後の手順は、対応するInfo.plistを作成することです。 重要なプロパティは、フレームワークの名前とバージョンです。

iOS 7、つまりarm64アーキテクチャを備えたデバイスのリリース前は、シミュレータを含むiOSとOSXの両方のユニバーサル静的ライブラリ、したがってフレームワークを作成できました。 armv6, armv7, armv7s, i386 、およびx86_64を1つの太字ライブラリにパックすることを妨げるものは何もありませんでした。 64ビットアーキテクチャのデバイスは、すべてのカードを混乱させました。 「厚い」ライブラリでは、同じアーキテクチャの2つのレイヤーは存在できません。つまり、64ビットデバイスのiOSシミュレーターの場合はx86_64 、OS Xの場合はx86_64をx86_64できません。

CocoaPodsへの投稿

すぐに、既製のフレームワークを使用してプロジェクトに自由に追加できますが、この段階も自動化する必要があります。 これがまさにCocoaPodsの目的です。 何らかの理由で電車の後ろにいて、CocoaPodsをまだ使用していない場合は、このプロジェクトに注意を払うときです。

囲炉裏の仕様を作成することもまた別の話です。 ここまで、実際にすべての小さなものをペイントしたという事実にもかかわらず、ここでは完成した結果を参照します。


そして使用例。

まとめ

そのため、突然自分の問題を思いついた場合、その結果は、控えめに言っても保証されませんが、それでも何かを試してください。その結果、どのような新しいスキルが活用できるのか決してわかりません。