【漫漫科研路\C&C++】Win10 + VS2017 + CUDA10.1 + CPLEX12.9 配置

Win10下搭建VS2017+CUDA10.1+CPLEX12.9开发环境

想来已经有三、四年没有用过C/C++了，一直都是使用MATLAB进行算法的实现。相比于C/C++, MATLAB更加适合快速地实现算法，可视化仿真结果。但最近想学习并行计算（尽管MATLAB也可以实现并行化），并且实验室的服务器又装有RTX2080Ti的显卡，因此考虑使用CUDA平台实现GPU并行编程。另一方面，我需要使用IBM的CPLEX工具来验证算法的结果，于是乎就有了这篇文章。

VS2017的安装

VS2017的安装比较简单，我就不作介绍了。但是有两点需要注意：

最好先安装VS2017，然后再安装CUDA和CPLEX，
最好不要安装最新版本VS2019，CPLEX12.9目前支持的是VS2015和VS2017

CUDA10.1的安装

直接从NVIDIA官网下载最新版本的CUDA进行安装，也可以安装历史发行版本。按照默认设置安装即可。

测试是否安装成功
最快捷的方法是运行cuda安装完成后自带的样例，默认安装在C:\ProgramData\NVIDIA Corporation\CUDA Samples\v10.1。下面我们介绍一般的方法，方便自己创建cuda项目：

在VS2017中创建一个HelloWorld_GPU的项目，如下图所示：
项目中自带一个kernel.cu的文件，可以直接运行，看是否运行成功。这里，我们依照传统，写一个更为简单的hello world程序来进行测试。删除kernel.cu文件，在项目中添加一个CUDA C/C++文件取名为Hello_World，程序如下：

#include<stdio.h>
#include"cuda_runtime.h"

__global__ void helloFromGPU(void)
{
	printf("Hello World from GPU!\n");
}

void main()
{
	printf("Hello World from CPU.\n\n");//Hello from CPU

	helloFromGPU << <1, 10 >> > ();//call for 10 threads

}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

CPLEX12.9的安装

CPLEX12.9的安装是相对来说比较复杂的，简单来说，分为CPLEX12.9的下载、项目的配置。具体细节如下：

CPLEX12.9教育版的下载

普通免费版本支持1000个变量或约束的优化，下载地址及网页如下：
在这里插入图片描述
为不受限制，我们需要使用学生邮箱进行验证下载(Get student and faculty editions for free). 然后在如下网页注册：

最后选择如下版本进行下载：

CPLEX项目配置

项目的创建：

首先创建一个C/C++项目，在项目中添加一个test.cpp（名称自取）文件，其代码来自于 IBM ILOG CPLEX Optimization Studio Getting Started with CPLEX 的样例，代码如下：

#include <ilcplex/ilocplex.h>
#include <stdio.h>
using namespace std;

ILOSTLBEGIN
int
main(void *) {
	IloEnv env;
	try {
		IloModel model(env);
		IloNumVarArray vars(env);
		vars.add(IloNumVar(env, 0.0, 40.0));  // 0 <= x1 <= 40
		vars.add(IloNumVar(env));  // 0 <= x2
		vars.add(IloNumVar(env));  // 0 <= x3
		model.add(IloMaximize(env, vars[0] + 2 * vars[1] + 3 * vars[2])); //maximize x1 + 2 x2 + 3 x3
		model.add(-vars[0] + vars[1] + vars[2] <= 20);//subject to -x1 + x2 + x3 <= 20
		model.add(vars[0] - 3 * vars[1] + vars[2] <= 30);//x1 - 3 x2 + x3 <=30
		IloCplex cplex(model);
		if (!cplex.solve()) {
			env.error() << "Failed to optimize LP." << endl;
			throw(-1);
		}
		IloNumArray vals(env);
		env.out() << "Solution status = " << cplex.getStatus() << endl;
		env.out() << "Solution value = " << cplex.getObjValue() << endl;
		cplex.getValues(vals, vars);
		env.out() << "Values = " << vals << endl;
	}
	catch (IloException & e) { cerr << "Concert exception caught: " << e << endl; }
	catch (...) { cerr << "Unknown exception caught" << endl; }
	env.end();
	system("pause");
	return 0;
}

注意：VS2017创建C/C++会自带pch.h和pch.cpp文件，我们可以删除这两个文件而不影响程序运行，具体可以通过项目->属性-> C/C++ -> Precompiled Headers -> Precompiled Header一项中选择Not Using Precompiled Headers 实现。

系统环境和项目的配置：

本文的配置完全依照 IBM ILOG CPLEX Optimization Studio Getting Started with CPLEX 以及安装完CPLEX后，位于默认安装目录C:\ProgramFiles\IBM\ILOG\CPLEX_Enterprise_Server129\CPLEX_Studio\cplex的c_cpp.html文件

电脑的系统环境变量配置参考IBM ILOG CPLEX Optimization Studio Getting Started with CPLEX 中Setting up CPLEX on Windows一节中的设置：

具体操作如下：右击我的电脑->属性->高级系统设置->环境变量，编辑(添加)Path变量如下：

项目的配置参考前面提及的c_cpp.html中Building your own project which links with CPLEX一节的第4点：

根据上图所示，项目具体配置如下：

将调试环境改为 release 和 x64:
右击项目、选择属性、然后选择C/C++一项：

1). 在General(常规)一项中，选择Additional Include Directories，添加如下：

2). 在Preprocessor(预处理器)中，选择Preprocessor Definitions, 编辑如下：

3). 选择Code Generation（代码生成），然后选择Runtime Library（运行库），设置如下：
右击项目、选择属性、然后选择Link一项，然后进行如下操作：
1).选择 General一项，在 Additional Library Directories中添加如下库目录：
2). 选择Input，然后选择Additional Dependencies，设置如下：

完成上述项目配置后，注意按下确定按钮。注意：上述配置中的目录都是你CPLEX的安装目录。最后在菜单栏Build选项中选择Configuration Manager也需要选择Release和x64，如图所示：

至此，所有配置完成，运行项目，结果如下：