本帖最后由 洛兰希尔 于 2024-6-1 11:49 编辑
在 Apple Silicon 芯片上原生编译 Multiwfn 3.8(dev) 的方法及踩坑记录
注：本文所载方法支持在最新版本的 macOS Sonoma 14.5 使用，但未知是否可以使用 Multiwfn 全部功能。
本文试图让从未接触过 macOS 编译程序的坛友能够成功编译 Multiwfn，但并不代表鼓励 macOS 作为长期使用的操作系统。对于计算化学工作者来说，Linux 仍然是最合适的操作系统。macOS 应当仅仅作为临时使用的选项。
1. Multiwfn 3.8(dev) 的原生编译
本文使用的 shell 环境为 zsh，但应该同样适用于 bash。对于 bash 用户，后续对 ~/.zshrc 的修改相应替换为 ~/.bashrc。
注：macOS Mojave 10.14 及更新的系统默认的 shell 环境应当已经更改为 zsh。如果你不确定你的 shell 环境，在终端中输入 echo $0 查看。
1.1 准备工作
在开始之前，你需要确保你已经安装了 macOS 的包管理器 Homebrew、版本控制工具 git，这两者一般已经预装在 macOS 中。
你需要这些依赖项：GCC，OpenBLAS，CMake，arb，flint。在终端中使用 Homebrew 安装的方法为： - <span style="background-color: white;">brew install [Packname]</span>
请注意，arb 已经合并到 flint-3.0.0 中，因此你可能遇到 Homebrew 提示你包不存在的问题。如果你参考这个提示只安装了 flint ，仍然可能在后续编译过程中遇到缺少各种 .h 头文件的错误提示。对于这种情况，请查看本文最后面的踩坑记录。
由于 Apple Silicon 的原因，默认使用的是 Apple 的 BLAS/LAPACK 而非 OpenBLAS。你需要在 ~/.zshrc 中加入以下内容使用 OpenBLAS： - export LDFLAGS="-L/opt/homebrew/opt/openblas/lib"
- export PKG_CONFIG_PATH="/opt/homebrew/opt/openblas/lib/pkgconfig"
上述两个路径可通过 brew list openblas 得到，请将双引号内的路径替换为你的实际路径。如果你找不到 ~/.zshrc，在你的用户根目录下按组合键 Command + Shift + . 显示隐藏文件。
1.2 编译 Multiwfn
本文使用的 Multiwfn 3.8(dev) 源代码发布时间为 May 31, 2024。如果你编译其他日期发布的 Multiwfn 源代码遇到问题，可先尝试本版本排除准备工作遗漏的问题。
将 Multiwfn 的源代码（发布页面上的 Multiwfn_3.8_dev_src_Linux）解压到你喜欢的路径，将本文提供的 CMakeLists.txt 复制到文件夹中。下文假设解压到了 Documents/Multiwfn-3.8_dev_src_Linux，在终端中输入： - cd Documents/Multiwfn-3.8_dev_src_Linux # 进入目录
- cmake -B build # 构建编译目录
- # 在当前目录下生成 build 文件夹
- cmake --build build # 在 build 文件夹下编译
这样做得到的 Multiwfn 可执行文件没有被编译器执行优化，但编译速度更快，更加适合第一次尝试编译或排查问题使用。当你使用上述方法成功编译后，应当使用 Release 生成。无需退出终端，输入： - rm -rf build # 删除生成文件
- cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release # 构建编译目录，编译类型为 Release
- # 编译器会自动优化，但编译时间更久
- cmake --build build # 编译
补充一点，cmake -B 可以携带如下参数： - -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release # 指定编译类型为 Release
- -DWITH_OpenMP=ON # 使用 OpenMP 进行构建，使用 Apple Clang 时会报错
Apple Silicon 缺少 DISLIN 包，因此不支持编译带有 GUI 的版本，此处因此略去 GUI 版本的编译流程。如果你是 Intel 芯片的 Mac，可以参照本文给出的仓库地址自行尝试编译。
上述流程完成后，将编译得到的 multiwfn 可执行文件放到你喜欢的地方，下文假设复制到了 Documents/Multiwfn。在 ~/.zshrc 中加入如下内容： - # Multiwfn
- export PATH=$PATH:"$HOME/Documents/Multiwfn"
- export Multiwfnpath="$HOME/Documents/Multiwfn"
重新进入终端，输入 multiwfn。如果你看到了和下图类似的提示，恭喜你，你已经成功安装了 Multiwfn！
Enjoy it! 2. 踩坑记录和常见问题
不得不说，在 Apple Silicon 的 macOS 下编译 Multiwfn 确实是一件很心累的事情，这个过程中确实存在太多兼容性问题。后面是笔者在编译过程中遇到的一些问题以及解决方法。
2.1 编译过程中提示缺少 arb 包相关的 .h 头文件
使用 Homebrew 安装 arb 包时提示已经合并到了 flint 包中，但是安装完 flint 包后编译仍然提示缺少头文件。检查后发现是 flint 包当前版本不含 arb。这……
也可以自行 git clont 到 /opt/homebrew/Cellar/（改为你的 Homebrew 安装的实际地址），然后使用 brew link arb 命令手动添加。
2.2 使用 OpenMP 时构建生成目录报错
可能原因是你使用了默认的 Clang 编译器而非 GCC，解决方法是在 CMakeLists.txt 文件开头加入以下内容： - set(CMAKE_C_COMPILER "/usr/bin/gcc")
- set(CMAKE_CXX_COMPILER "/usr/bin/g++")
上述路径应当使用你的 GCC 路径，可通过 brew list gcc 查看。
2.3 使用 GUI
根据仓库内的项目说明，由于 DISLIN 不支持 Apple Silicon，因此目前无法使用 Multiwfn 的 GUI。
笔者在查看 DISLIN 的下载页面后发现提供了 ARM 的版本，但编译完成后仍然不可用 GUI，其窗口为空白，强行使用将报错： - #0 0x11b790aae
- #1 0x11b78fc8d
- #2 0x7ff800b0537c
- #3 0x103ccb3d5
- #4 0x103398bb9
- #5 0x103aed80c
- #6 0x103d8c754
- #7 0x10306027f
- #8 0x103065aa6
- #9 0x7ff80074c385
- zsh: segmentation fault
目前尚未找到解决方法。
2.4 已经正确部署环境但编译出错
Apple Silicon 的 Mac 不支持使用 ifort 或 ifx 这两种 Intel Fortran 编译器，只能使用 gfortran。
两种编译器对代码的要求不同（gfortran 似乎更严格），因此可能导致报错，遇到该问题请联系社长解决。
（笔者遇到该问题向社长询问后，社长在半小时后就更新了源代码，此种责任心令人仰慕！）
3. 总结
不得不说，在 macOS 上试图运行计算化学程序是一件极为愚蠢的决定。如非必要，还是尽可能去 Windows 或者 Linux 下用吧。希望本文能帮到一些确有需求在 macOS 上运行 Multiwfn 的人，也希望更多朋友不要主动踩坑。
珍爱时间，远离 mac！
附：本文使用的 CMakeList 文件：
CMakeLists.txt
(2.21 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)
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发表于 Post on 2024-6-1 11:33:51
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