我试图理解如何利用fft来处理我用软件定义无线电捕获的数据。我发现了C++的fftw 3库,并试图查找一些文档或教程,发现没有一吨去。
不过,我确实找到了这个tutorial。执行fft/ifft/etc的代码对我来说编译和工作都很好,但当我试图实现fftShift函数时,我得到了以下编译器错误:
In file included from /usr/include/c++/9/algorithm:62,
from CppFFTW.cpp:13:
/usr/include/c++/9/bits/stl_algo.h: In instantiation of ‘_RandomAccessIterator std::_V2::__rotate(_RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator, std::random_access_iterator_tag) [with _RandomAccessIterator = double (*)[2]]’:
/usr/include/c++/9/bits/stl_algo.h:1449:27: required from ‘_FIter std::_V2::rotate(_FIter, _FIter, _FIter) [with _FIter = double (*)[2]]’
CppFFTW.cpp:76:54: required from here
/usr/include/c++/9/bits/stl_algo.h:1371:16: error: array must be initialized with a brace-enclosed initializer
1371 | _ValueType __t = _GLIBCXX_MOVE(*__p);
| ^~~
/usr/include/c++/9/bits/stl_algo.h:1373:22: error: invalid array assignment
1373 | *(__p + __n - 1) = _GLIBCXX_MOVE(__t);
| ^
/usr/include/c++/9/bits/stl_algo.h:1394:16: error: array must be initialized with a brace-enclosed initializer
1394 | _ValueType __t = _GLIBCXX_MOVE(*(__p + __n - 1));
| ^~~
/usr/include/c++/9/bits/stl_algo.h:1396:10: error: invalid array assignment
1396 | *__p = _GLIBCXX_MOVE(__t);
| ^
下面是我用来编译代码的代码行:g++ CppFFTW.cpp -lfftw3 -lm
g++--版本的输出:“g++(Ubuntu 9.4.0- 10版本)9.4.0”
这个错误消息对我来说没有多大意义,但我认为它意味着算法的std::rotate函数由于某种原因不再适合fftw_complex数据类型。
这给我留下了几个问题
1.为什么这个方法在教程视频中有效,但对我无效?
1.有哪些方法可以帮助您理解此错误消息的含义?
1.如何实现一个有效的fftShift函数?
1.我是否应该使用不同的编译器版本?
fftShift应该做的是将零分量移到中心,如本例所示
x一个一个一个一个x一个一个二个x
以下是fftShift定义的定义:编辑:原始(已损坏)fftShift
// FFT shift for complex data
void fftShift(fftw_complex *data)
{
// even number of elements
if (N % 2 == 0) {
std::rotate(&data[0], &data[N >> 1], &data[N]);
}
// odd number of elements
else {
std::rotate(&data[0], &data[(N >> 1) + 1], &data[N]);
}
}
下面是代码的其余部分(与问题无关的函数/调用被省略):编辑:根据Ted的贡献,添加了#include并修复了fftShift函数。
*
Example code for how to utilize the FFTW libs
Adapted from damian-dz C++ Tutorial
https://github.com/damian-dz/CppFFTW/tree/master/CppFFTW
(https://www.youtube.com/watch?v=geYbCA137PU&t=0s)
To compile, run: g++ CppFFTW.cpp -lfftw3 -lm
-lfftw3 -lm links the code to the fftw3 library
*/
#include <fftw3.h>
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <complex> // Added post feedback from Ted
// macros for real & imaginary parts
#define REAL 0
#define IMAG 1
// length of the complex arrays
#define N 8
/* Computres the 1-D Fast Fourier Transform. */
void fft(fftw_complex *in, fftw_complex *out)
{
// create a DFT plan
fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
// execute the plan
fftw_execute(plan);
// clean up
fftw_destroy_plan(plan);
fftw_cleanup();
}
/* Displays complex numbers in the form a +/- bi */
void displayComplex(fftw_complex *y)
{
for (int idx = 0; idx < N; ++idx) {
if (y[idx][IMAG] < 0) {
std::cout << y[idx][REAL] << " - " << abs(y[idx][IMAG]) << "i" << std::endl;
} else {
std::cout << y[idx][REAL] << " + " << abs(y[idx][IMAG]) << "i" << std::endl;
}
}
}
// Edit: Adjusted fftShift function per Ted's feedback
void fftShift(std::complex<double>* data) {
static_assert(sizeof(fftw_complex) == sizeof(std::complex<double>));
// even number of elements
if(N % 2 == 0) {
std::rotate(&data[0], &data[N >> 1], &data[N]);
}
// odd number of elements
else {
std::rotate(&data[0], &data[(N >> 1) + 1], &data[N]);
}
}
// Edit: Accompanying fftShift to re-cast data
void fftShift(fftw_complex* data) {
fftShift(reinterpret_cast<std::complex<double>*>(data));
}
// Original (broken) FFT shift for complex data
void fftShift(fftw_complex *data)
{
// even number of elements
if (N % 2 == 0) {
std::rotate(&data[0], &data[N >> 1], &data[N]);
}
// odd number of elements
else {
std::rotate(&data[0], &data[(N >> 1) + 1], &data[N]);
}
}
/* Test */
int main()
{
// input array
fftw_complex x[N];
// output array
fftw_complex y[N];
// fill the first array with some numbers
for (int idx = 0; idx < N; ++idx) {
x[idx][REAL] = idx + 1;
x[idx][IMAG] = 0;
}
// compute the FFT of x and store results in y
fft(x, y);
// display the results
std::cout << "FFT =" << std::endl;
displayComplex(y);
// "shifted" results
fftShift(y);
std::cout << "\nFFT shifted =" << std::endl;
displayComplex(y);
return 0;
}
没有看到任何明显的问题,我可以看到适用于我的情况(可能是错误的,我还在学习C++),所以我做了一个帐户,这是我在这里的第一个问题。欢迎提供反馈,以便我可以使我的问题更容易理解。
1条答案
按热度按时间xzv2uavs1#
std::complex
:对于类型为
std::complex<T>
的任何对象z
,reinterpret_cast<T(&)[2]>(z)[0]
是z
的真实的部,reinterpret_cast<T(&)[2]>(z)[1]
是z
的虚部。此要求的目的是保持C++库复数类型和C语言复数类型(及其数组)之间的二进制兼容性,这两种类型具有相同的对象表示要求。
现在,
fftw_complex
不一定是C语言中定义的复数类型--但是你可能会做一个类似的类型转换,事实上,fftw3.h
头中的注解表明它很可能是正确的:fftw_complex
的C++定义变成了double[2]
,这也是std::rotate
失败的原因--你不能给数组赋值。因此,我将使用
fftw_complex*
定义函数,如下所示:一个更好的替代方法是在C++代码中使用
std::complex<double>
,并且只在调用fftw
函数时强制转换为fftw_complex*
。1.为什么这个方法在教程视频中有效,但对我无效?
这是因为他们在教程中使用了Visual Studio,而那个版本的标准库中的
std::rotate
实现使用了std::iter_swap
,它实际上能够交换整个数组,如果iter_swap
是标准强制要求的,我不知道,但是g++,clang++,icx和MSVC实现都能够做到这一点,但是,g++、clang++和icx在它们的rotate
实现中不使用它们自己的iter_swap
--至少在本例中不使用。我们可以从实际使用
std::iter_swap
的rotate @ cppreference中借用一个rotate
实现,然后所有四个都可以rotate
您的fftw_complex
-使用它们自己的iter_swap
。Demo1.有哪些方法可以帮助您理解此错误消息的含义?
这意味着
std::rotate
尝试将一个double[2]
赋值给另一个double[2]
,as-if 方法是:1.如何实现一个有效的
fftShift
函数?见上文。
1.我是否应该使用不同的编译器版本?
不,即使是
g++
和clang++
的更新版本也会抱怨同样的问题。您可以使用Visual Studio或rotate
的不同实现(如www.example.com上的实现cppreference.com)-但我建议您只调整和使用std::complex<double>
,在需要时将其转换为fftw_complex
。