C语言调用BLAS库入门教程（手把手教你用C语言实现高性能线性代数运算）

什么是BLAS库？

BLAS是一组用于执行基本向量和矩阵运算的函数规范，分为三个级别：

• Level 1：向量-向量运算（如点积、向量加法）
• Level 2：矩阵-向量运算（如矩阵乘向量）
• Level 3：矩阵-矩阵运算（如矩阵乘法）

常见的BLAS实现包括OpenBLAS、Intel MKL、ATLAS等，它们都高度优化，能充分利用CPU的SIMD指令集，实现接近理论峰值的计算性能。

安装BLAS库

以Linux系统为例，使用包管理器安装OpenBLAS：

# Ubuntu/Debiansudo apt-get install libopenblas-dev# CentOS/RHELsudo yum install openblas-devel

Windows用户可下载预编译的OpenBLAS二进制文件，或使用MSYS2安装。

编写第一个BLAS程序：向量点积

我们以Level 1中最经典的向量点积（dot product）为例。BLAS中对应的函数是 ddot_（双精度）或 s dot_（单精度）。

以下是一个完整的C程序，计算两个向量的点积：

#include <stdio.h>#include <cblas.h>  // 如果使用CBLAS接口// 或者直接声明BLAS函数（传统方式）// 传统方式：手动声明BLAS函数（注意下划线命名）extern double ddot_(const int *n, const double *x, const int *incx,                   const double *y, const int *incy);int main() {    const int n = 3;    double x[] = {1.0, 2.0, 3.0};    double y[] = {4.0, 5.0, 6.0};    // 注意：BLAS使用列主序（Fortran风格），但向量无影响    // 所有参数必须传指针    int incx = 1, incy = 1;  // 步长    double result = ddot_(&n, x, &incx, y, &incy);    printf("Dot product of x and y is: %f\n", result);    // 输出：32.000000 （因为 1*4 + 2*5 + 3*6 = 4 + 10 + 18 = 32）    return 0;}

编译与运行

使用gcc编译时，需链接BLAS库：

gcc -o dot_product dot_product.c -lopenblas./dot_product

如果使用Intel MKL，则链接参数不同：-lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core。

使用CBLAS接口（推荐）

为了更符合C语言习惯，许多BLAS实现提供了CBLAS封装，函数名更直观，参数更简洁。例如，上述点积可改写为：

#include <stdio.h>#include <cblas.h>int main() {    const int n = 3;    double x[] = {1.0, 2.0, 3.0};    double y[] = {4.0, 5.0, 6.0};    double result = cblas_ddot(n, x, 1, y, 1);    printf("Dot product: %f\n", result);    return 0;}

编译命令相同：gcc -o dot_cblas dot_cblas.c -lopenblas。

常见BLAS函数速查表

小结

通过本教程，你已经学会了：

• 什么是BLAS库及其在高性能计算中的作用
• 如何在C语言中调用BLAS函数（传统方式与CBLAS方式）
• 如何编译链接BLAS程序
• 掌握了最基本的向量点积运算

BLAS是构建更复杂数值算法（如LAPACK）的基础。熟练掌握C语言与BLAS的结合，将为你在线性代数密集型应用开发中提供强大助力。赶快动手试试吧！

关键词提示：本教程涵盖 C语言、BLAS库、线性代数 和 高性能计算 四大核心主题。