在共享库的类中调用 GSL 函数

我正在尝试用 C++ 创建一个共享库来实现费米气体的工具。我正在使用 GSL 库以数值方式求解函数，并且我的代码在作为脚本运行时运行没有问题，但在尝试将其转换为共享库和类时遇到问题。

我见过类似的问题：Q1 Q2 Q3

我对 C++ 编程相当陌生，似乎无法适应我的问题的不同答案。可能是因为我不太明白答案。

我的代码是：

/* Define structure for the GSL-function: chempot_integrand */
struct chempot_integrand_params { double mu; double T; };

double
ChemicalPotential::chempot_integrand (double x, void * params){
    /* Computes the integrand for the integral used to obtain the chemical potential.
     *
     * This is a GSL-function, which are integrated using gsl_integration_qag.
     */

    // Get input parameters.
    struct chempot_integrand_params * p = (struct chempot_integrand_params *) params;
    double mu = p->mu;
    double T = p->T;

    // Initiate output parameters for GSL-function.
    gsl_sf_result_e10 result;
    int status = gsl_sf_exp_e10_e( ( gsl_pow_2(x) - mu ) / T , &result );

    if (status != GSL_SUCCESS){
        printf ("Fault in calculating exponential function.");
    }

    // Return (double) integrand.
    return (gsl_pow_2(x) / ( 1 + result.val * gsl_sf_pow_int(10,result.e10) ));
}

/* Define structure for the GSL-function: chempot_integration */
struct chempot_integral_params { double T; };

double
ChemicalPotential::chempot_integration (double mu, double T){
    /* Computes the integral used to obtain the chemical potential using the integrand: chempot_integrand.
    */

    // Set input parameters for the integrand: chempot_integrand.
    struct chempot_integrand_params params_integrand = { mu, T };

    // Initiate the numerical integration.
    gsl_integration_workspace * w = gsl_integration_workspace_alloc (1000); // Allocate memory for the numerical integration. Can be made larger if neccessary, REMEMBER to change it in the function call: gsl_integration_qag as well.
    double result, error;
    gsl_function F;
    F.function = &ChemicalPotential::chempot_integrand;
    F.params = &params_integrand;

    // Upper limit for integration
    double TOL = 1e-9;
    double upp_lim = - T * gsl_sf_log(TOL) + 10;

    gsl_integration_qag (&F, 0, upp_lim, 1e-12, 1e-12, 1000, 6, w, &result, &error);

    // Free memory used for the integration.
    gsl_integration_workspace_free (w);

    return result;
}

编译时出现错误

error: cannot convert ‘double (Fermi_Gas::ChemicalPotential::*)(double, void*)’ to ‘double (*)(double, void*)’ 

in line

F.function = &ChemicalPotential::chempot_integrand;

人们一遍又一遍地问这个问题确实很有趣。原因之一可能是所提出的解决方案不容易理解。我就是其中之一，在理解和实施它们时遇到了问题。 （正如您所期望的那样，这些解决方案对我来说并不是开箱即用的。）

在...的帮助下tlamadon我刚刚想出了一个解决方案，在这里也可能有帮助。让我们看看你们的想法。

回顾一下，问题在于您有一个类，其中包含一个成员函数，您希望在该类上使用 GSL 库中的某些内容进行操作。如果 GSL 接口需要

gsl_function F;

请参阅此处的定义。

这是示例类：

class MyClass {

    private:
        gsl_f_pars *p;  // not necessary to have as member

    public: 
        double obj(double x, void * pars);  // objective fun
        double GetSolution( void );  
        void setPars( gsl_f_pars * xp ) { p = xp; };
        double getC( void )  ;  // helper fun

};

这项练习的目标是能够

1. 发起MyClass test,
2. 为其提供参数结构（或编写相应的构造函数），并且
3. call test.GetSolution()其上，它应该返回 GSL 函数的用途（最小值）obj、根、积分或其​​他）

现在的技巧是在参数中放置一个元素struct gsl_f_pars which 是一个指向 MyClass 的指针。这是结构：

struct gsl_f_pars {
    double a;
    double b;
    double c;
    MyClass * pt_MyClass;
};

最后一部分是提供一个将在内部调用的包装器MyClass::GetSolution()（包装器是成员函数的替代品MyClass::obj，我们不能仅仅用&obj类内）。该包装器将采用参数结构体，取消引用pt_MyClass并评估pt_MyClass的会员obj:

// Wrapper that points to member function
// Trick: MyClass is an element of the gsl_f_pars struct
// so we can tease the value of the objective function out
// of there.
double gslClassWrapper(double x, void * pp) {
    gsl_f_pars *p = (gsl_f_pars *)pp;
    return p->pt_MyClass->obj(x,p);
}

完整的示例有点太长，无法在这里发布，所以我提出了一个要点。它是头文件 and a cpp file，只要有 GSL，它就应该可以工作。编译并运行

g++ MyClass.cpp -lgsl -o test
./test