Armadillo: библиотека C++ на основе шаблонов для линейной алгебры

Язык C++ часто используется для реализации функциональности, чувствительной к производительности и/или расходу ресурсов. Хотя стандартная библиотека C++ предоставляет множество полезных алгоритмов, таких как сортировка, в ее текущем виде она не обеспечивает непосредственную поддержку линейной алгебры (матричной математики). Armadillo — это библиотека линейной алгебры с открытым исходным кодом для C++, предназначенная для достижения оптимального баланса между скоростью и удобством использования. Ее высокоуровневый программный интерфейс (API) намеренно близок к интерфейсам широко используемых языков Matlab и Octave (Eaton et al. 2015), благодаря чему математические операции можно выражать привычным и естественным образом. Библиотека подходит для разработки алгоритмов непосредственно на C++, а также для относительно быстрого переноса исследовательского кода в производственные среды. Armadillo предоставляет эффективные объекты для векторов, матриц и кубов (тензоров третьего порядка), а также более 200 связанных функций для обработки данных, хранящихся в этих объектах. Поддерживаются целые числа, числа с плавающей запятой и комплексные числа, а также плотные и разреженные форматы хранения. Различные разложения матриц доступны благодаря интеграции с LAPACK (Demmel 1997) или одной из его высокопроизводительных замен с совместимым интерфейсом, например Intel MKL (Intel 2016) или OpenBLAS (Xianyi, Qian, and Saar 2016). Armadillo также можно использовать совместно с NVBLAS для получения ускоренного с помощью графического процессора умножения матриц (NVIDIA 2015). Armadillo служит основой для других проектов с открытым исходным кодом, таких как MLPACK — библиотека C++ для машинного обучения и распознавания образов (Curtin et al. 2013), — и RcppArmadillo, обеспечивающий связь между языком R и C++ для ускорения вычислений (Eddelbuettel and Sanderson 2014). Внутри Armadillo используется вычислитель выражений, основанный на методах шаблонного метапрограммирования (Abrahams and Gurtovoy 2004), который автоматически объединяет несколько операций для повышения скорости и эффективности. Обзор внутренней архитектуры приведен в работе (Sanderson 2010).