在 Apple 芯片（Big Sur、Monterey、Ventura）上为 Rcpp 和其他工具配置编译器

Question

我正在尝试Rcpp在我的 M1 Mac 上使用 R 中需要的软件包，但在购买这台计算机后我一直无法启动并运行它。我将其更新到蒙特利，希望这能解决一些安装问题，但事实并非如此。我尝试从此页面Rcpp运行检查，但出现以下错误：

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> Rcpp::sourceCpp("~/github/helloworld.cpp")\n

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ld: warning: directory not found for option \'-L/opt/R/arm64/gfortran/lib/gcc/aarch64-apple-darwin20.2.0/11.0.0\'\nld: warning: directory not found for option \'-L/opt/R/arm64/gfortran/lib\'\nld: library not found for -lgfortran\nclang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)\nmake: *** [sourceCpp_4.so] Error 1\nclang++ -arch arm64 -std=gnu++14 -I"/Library/Frameworks/R.framework/Resources/include" -DNDEBUG -I../inst/include   -I"/Library/Frameworks/R.framework/Versions/4.1-arm64/Resources/library/Rcpp/include" -I"/Library/Frameworks/R.framework/Versions/4.1-arm64/Resources/library/RcppArmadillo/include" -I"/Users/afredston/github" -I/opt/R/arm64/include   -fPIC  -falign-functions=64 -Wall -g -O2  -c helloworld.cpp -o helloworld.o\nclang++ -arch arm64 -std=gnu++14 -dynamiclib -Wl,-headerpad_max_install_names -undefined dynamic_lookup -single_module -multiply_defined suppress -L/Library/Frameworks/R.framework/Resources/lib -L/opt/R/arm64/lib -o sourceCpp_4.so helloworld.o -L/Library/Frameworks/R.framework/Resources/lib -lRlapack -L/Library/Frameworks/R.framework/Resources/lib -lRblas -L/opt/R/arm64/gfortran/lib/gcc/aarch64-apple-darwin20.2.0/11.0.0 -L/opt/R/arm64/gfortran/lib -lgfortran -lemutls_w -lm -F/Library/Frameworks/R.framework/.. -framework R -Wl,-framework -Wl,CoreFoundation\nError in Rcpp::sourceCpp("~/github/helloworld.cpp") : \n  Error 1 occurred building shared library.\n

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我知道它无法“找到” gfortran。我为蒙特雷安装了这个版本gfortran。当我which gfortran在终端中输入时，它返回/opt/homebrew/bin/gfortran. （也许这个版本gfortran需要太新的 Xcode 工具\xe2\x80\x94，它显示有关 13.2 的内容，当我运行时，clang --version它显示 13.0\xe2\x80\x94，但我没有看到gfortran蒙特利的另一个版本？）

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我还在 R 中附加了/opt/homebrew/bin:内容PATH，所以现在看起来像这样：

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> Sys.getenv("PATH")\n

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[1] "/opt/homebrew/bin:/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin:/usr/local/bin:/Library/TeX/texbin:/Applications/RStudio.app/Contents/MacOS/postback"\n

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我检查过的其他事情：

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• Xcode 命令行工具已安装（which clang返回/usr/bin/clang）。
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• 文件~/.R/Makevars不~/.Renviron存在。
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这是我的会话信息：

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R version 4.1.1 (2021-08-10)\nPlatform: aarch64-apple-darwin20 (64-bit)\nRunning under: macOS Monterey 12.1\n\nMatrix products: default\nLAPACK: /Library/Frameworks/R.framework/Versions/4.1-arm64/Resources/lib/libRlapack.dylib\n\nlocale:\n[1] en_US.UTF-8/en_US.UTF-8/en_US.UTF-8/C/en_US.UTF-8/en_US.UTF-8\n\nattached base packages:\n[1] stats     graphics  grDevices utils     datasets  methods   base     \n\nloaded via a namespace (and not attached):\n[1] compiler_4.1.1           tools_4.1.1              RcppArmadillo_0.10.7.5.0\n[4] Rcpp_1.0.7        \n

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Answer 1

背景

目前（2023 年 4 月 14 日），CRAN 使用 Xcode 14.2 命令行工具中的 Apple Clang 以及 GNU Fortran 12 的实验性分支，为 Apple 芯片构建 R 4.3.z 二进制文件。

如果您从 CRAN 获取 R（即此处），那么您需要在构建包含源代码的 C/C++/Fortran 代码的 R 包之前（以及在使用Rcpp等之前）在系统上复制 CRAN 的编译器设置。此要求可确保您的包构建与 R 本身兼容。

更复杂的是 Apple Clang 不支持 OpenMP，因此您需要做更多工作来编译使用多线程的程序。您可以通过使用 LLVM Clang 构建 R 本身、所有 R 包以及所有外部库来规避这个问题， LLVM Clang确实支持 OpenMP，但这种方法很繁重，并且“仅适用于专家”。

还有另一种方法已经过一些人的测试，其中包括 macOS R 的维护者 Simon Urbanek。它是实验性的，而且“仅供专家使用”，但它可以在我的机器上运行，并且比学习自己构建 R 和其他库简单得多。

获取工作工具链的说明

警告：这些产品没有保修，并且随时可能损坏。假设您对 C/C++/Fortran 程序编译、Makefile 语法和 Unix shell 有一定程度的熟悉。鼓励每个人查阅官方文档，这比 SO 上的答案更有可能得到维护。像往常一样，sudo风险由您自己承担。

我将尝试同时解决编译器和 OpenMP 支持问题。我假设你是从零开始的。尽管您可能会发现重新开始很有帮助，但请随意跳过您已经采取的步骤。

我已经在运行 Ventura 的机器上测试了这些指令，但它们也应该适用于 Big Sur 和 Monterey。

1. 从此处的CRAN 下载 R 4.3.z 二进制文件并安装。请务必选择为 Apple 芯片构建的二进制文件。

2. 跑步

   $ sudo xcode-select --install
   

   在终端中安装最新版本的 Apple Xcode 命令行工具（好吧，支持您的 macOS 版本的最新版本），其中包括 Apple Clang。您可以在此处从浏览器获取旧版本。CRAN 使用 Xcode 14.2 为 macOS 11.0 及更高版本构建 R 4.3.z。

3. 下载此处提供的 GNU Fortran 二进制文件并通过解压到 root 来安装：

   $ curl -LO https://github.com/R-macos/gcc-12-branch/releases/download/12.2-darwin-r0/gfortran-12.2-darwin20-r0-universal.tar.xz
   $ sudo tar xvf gfortran-12.2-darwin20-r0-universal.tar.xz -C /
   $ sudo ln -sfn $(xcrun --show-sdk-path) /opt/gfortran/SDK
   

   最后一个命令更新安装内部的符号链接，以便它指向命令行工具安装内部的SDK 。

4. 在此处下载适合您的 Apple Clang 版本的 OpenMP 运行时，并通过解压到 root 来安装。您可以使用 查询您的 Apple Clang 版本clang --version。例如，我的版本是1403.0.22.14.1，所以我这样做了：

   $ curl -LO https://mac.r-project.org/openmp/openmp-15.0.7-darwin20-Release.tar.gz
   $ sudo tar xvf openmp-15.0.7-darwin20-Release.tar.gz -C /
   

   解压后，您应该在系统上找到以下文件：

   /usr/local/lib/libomp.dylib
   /usr/local/include/ompt.h
   /usr/local/include/omp.h
   /usr/local/include/omp-tools.h
   

5. 将以下行添加到$(HOME)/.R/Makevars，并根据需要创建文件。

   CPPFLAGS += -I/usr/local/include -Xclang -fopenmp
   LDFLAGS += -L/usr/local/lib -lomp
   

6. 测试您是否能够使用 R 编译支持 OpenMP 的 C 或 C++ 程序，同时链接 GNU Fortran 安装中的相关库（由-l输出中的标志表示R CMD CONFIG FLIBS）。

   最透明的方法是直接使用R CMD SHLIB。在临时目录中，创建一个空源文件omp_test.c并添加以下行：

   #ifdef _OPENMP
   # include <omp.h>
   #endif
   
   #include <Rinternals.h>
   
   SEXP omp_test(void)
   {
   #ifdef _OPENMP
       Rprintf("OpenMP threads available: %d\n", omp_get_max_threads());
   #else
       Rprintf("OpenMP not supported\n");
   #endif
       return R_NilValue;
   }
   

   编译它：

   $ R CMD SHLIB omp_test.c $(R CMD CONFIG FLIBS)
   

   然后从 R 调用编译后的 C 函数：

   $ R -e 'dyn.load("omp_test.so"); invisible(.Call("omp_test"))'
   

   OpenMP threads available: 8
   

   如果编译器或链接器抛出错误，或者您发现 OpenMP 仍然不受支持，那么我们中的一个人就犯了错误。请报告任何问题。

   请注意，如果您不介意安装它，您可以使用Rcpp实现相同的测试：

   library(Rcpp)
   registerPlugin("flibs", Rcpp.plugin.maker(libs = "$(FLIBS)"))
   sourceCpp(code = '
   #ifdef _OPENMP
   # include <omp.h>
   #endif
   
   #include <Rcpp.h>
   
   // [[Rcpp::plugins(flibs)]]
   // [[Rcpp::export]]
   void omp_test()
   {
   #ifdef _OPENMP
       Rprintf("OpenMP threads available: %d\\n", omp_get_max_threads());
   #else
       Rprintf("OpenMP not supported\\n");
   #endif
       return;
   }
   ')
   omp_test()
   

   OpenMP threads available: 8
   

参考

一切都有点分散：

• R 安装和管理手册[链接]
• 编写 R 扩展手册[链接]
• R for macOS 开发者网页[链接]

Answer 2

~/.R/Makevars我通过按照以下说明添加 gfortran 自制安装的路径解决了此问题： https://pat-s.me/transitioning-from-x86-to-arm64-on-macos-experiences-of-an- r-用户/#gfortran