Eigen3ライブラリのインストール（ソースコードを用いたインストール）（Build Tools for Visual Studio を使用）と使用方法（Windows 上）

前準備

REM VC++ ランタイム
winget install --scope machine --id Microsoft.VCRedist.2015+.x64 -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet /norestart"

REM Build Tools + Desktop development with C++（VCTools）+ 追加コンポーネント（一括）
winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudio.BuildTools -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "--quiet --wait --norestart --nocache --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --includeRecommended --add Microsoft.VisualStudio.Workload.MSBuildTools --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.ClangToolset --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.26100"

winget list Microsoft.VisualStudio.BuildTools

REM Git をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Git.Git -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/VERYSILENT /NORESTART /NOCANCEL /SP- /CLOSEAPPLICATIONS /RESTARTAPPLICATIONS /COMPONENTS=""icons,ext\reg\shellhere,assoc,assoc_sh"" /o:PathOption=Cmd /o:CRLFOption=CRLFCommitAsIs /o:BashTerminalOption=MinTTY /o:DefaultBranchOption=main /o:EditorOption=VIM /o:SSHOption=OpenSSH /o:UseCredentialManager=Enabled /o:PerformanceTweaksFSCache=Enabled /o:EnableSymlinks=Disabled /o:EnableFSMonitor=Disabled"

REM CMake をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Kitware.CMake -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/qn /norestart ADD_CMAKE_TO_PATH=System"

NVIDIA CUDA Toolkit 12.8のインストール

• 前提条件（NVIDIA CUDA Toolkit インストール前）: NVIDIA GPU，NVIDIA ドライバ，および Build Tools for Visual Studio もしくは Visual Studio が必要である．
• インストール中の注意: なるべく他のウインドウはすべて閉じておくこと．

以下のコマンドを管理者権限のコマンドプロンプトで実行する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

REM NVIDIA CUDA Toolkit 12.8 をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Nvidia.CUDA --version 12.8 -e --silent --disable-interactivity --force --uninstall-previous --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "-s -n"

REM 環境変数TEMP, TMPの設定（一時ファイルの保存先を短いパスに変更）
mkdir C:\TEMP
set "TEMP_PATH=C:\TEMP"
setx TEMP "%TEMP_PATH%" /M >nul
setx TMP "%TEMP_PATH%" /M >nul

Eigen3ライブラリのインストール（ソースコードを用いたインストール）（Build Tools for Visual Studio を使用）と使用方法（Windows 上）

Boost のインストール

• Windows での Boost のインストール: 別ページ »で説明

（オプション）OpenBLAS のインストール

必ずしも必要ではないが，必要になったときはインストールする．

• Windows での OpenBLAS のインストール（ソースコードを使用）（Build Tools for Visual Studio を利用: 別ページ »で説明

（オプション）数値演算ライブラリ等のインストール（vcpkg を使用）

必ずしも必要ではないが，必要になったときはインストールする．

1. 事前にvcpkg のインストールを行っておく．
2. コマンドプロンプトを管理者として開き次のコマンドを実行する．

   c:\vcpkg\vcpkg --triplet x64-windows install blas fftw3[sse,sse2,avx,avx2,threads] gmp hwloc metis mpfr  openblas[threads] pthread superlu
   

3. Windows の システム環境変数 PATHに，c:\vcpkg\installed\x64-windows\bin を追加して，パスを通す．

   Windows で，管理者権限でコマンドプロンプトを起動（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」）。

   次のコマンドを実行

   powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\vcpkg\installed\x64-windows\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
   

Eigen3ライブラリのインストール（ソースコードを用いたインストール）（Build Tools for Visual Studio を使用）と使用方法（Windows 上）

1. 以下の操作を管理者権限のコマンドプロンプトで実行する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

2. ソースコードのダウンロード

   次のコマンドを実行

   cd /d c:%HOMEPATH%
   rmdir /s /q eigen
   git clone https://gitlab.com/libeigen/eigen.git
   

   
3. cmake の実行

   cmake の実行手順例は次の通り

   cd /d c:%HOMEPATH%
   cd eigen
   rmdir /s /q build
   mkdir build
   cd build
   del CMakeCache.txt
   rmdir /s /q CMakeFiles
   cmake .. -A x64 -T host=x64 ^
       -DEIGEN_BUILD_BLAS=OFF ^
       -DEIGEN_BUILD_LAPACK=OFF ^
       -DBoost_INCLUDE_DIR="%Boost_INCLUDE_DIR%" ^
       -DCUDA_NVCC_FLAGS="-allow-unsupported-compiler" ^
       -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="c:/eigen" ^
       -DEIGEN_TEST_CUDA=ON
   

   
   (以下省略)

   上に示した「実行手順例」でのcmake でのオプションを調整するとしたら

   • vcpkg でインストールした数値演算ライブラリがあるとき

     次のようなオプションを付ける．

     -DVCPKG_TARGET_TRIPLET=x64-windows ^
     -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=C:/vcpkg/scripts/buildsystems/vcpkg.cmake ^
     

4. cmake の実行結果の確認

   * 下の通りになるとは限らない．エラーメッセージが出るなど場合は，前で cmake を実行したときの設定を変えてやり直す．

   
5. ソースコードからビルドし、インストールする

   cmake --build . --config Release --target INSTALL -- /m:4
   

6. 実行結果の確認
   
7. Windows の システム環境変数 EIGEN_ROOT に，c:\eigen を設定

   次のコマンドを実行

   powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"EIGEN_ROOT\", \"c:\eigen\", \"Machine\")"
   

   

Eigen 3 の動作確認

ソースコード

Eigen 3ライブラリを使用して，Eigen 3 の行列演算の基本機能を実行する． プログラムでは，3x3行列と3次元ベクトルを用いて，乗算，転置，逆行列計算，固有値・固有ベクトル計算，LU分解を行い，結果を表示する．C++で書かれており，出力にはprintfを使用している．

#include 
#include 

using namespace Eigen;

int main()
{
    printf("Eigen3 Demo Program\n\n");

    // 行列演算
    Matrix3f A;
    A << 1, 2, 3,
         4, 5, 6,
         7, 8, 9;

    Vector3f v(1, 2, 3);

    printf("Matrix A:\n");
    printf("%f %f %f\n%f %f %f\n%f %f %f\n\n",
           A(0,0), A(0,1), A(0,2),
           A(1,0), A(1,1), A(1,2),
           A(2,0), A(2,1), A(2,2));

    printf("Vector v:\n");
    printf("%f\n%f\n%f\n\n", v(0), v(1), v(2));

    Vector3f result = A * v;
    printf("A * v =\n");
    printf("%f\n%f\n%f\n\n", result(0), result(1), result(2));

    // 行列の転置と逆行列
    printf("A transpose:\n");
    Matrix3f AT = A.transpose();
    printf("%f %f %f\n%f %f %f\n%f %f %f\n\n",
           AT(0,0), AT(0,1), AT(0,2),
           AT(1,0), AT(1,1), AT(1,2),
           AT(2,0), AT(2,1), AT(2,2));

    printf("A inverse:\n");
    Matrix3f AI = A.inverse();
    printf("%f %f %f\n%f %f %f\n%f %f %f\n\n",
           AI(0,0), AI(0,1), AI(0,2),
           AI(1,0), AI(1,1), AI(1,2),
           AI(2,0), AI(2,1), AI(2,2));

    // 固有値と固有ベクトル
    EigenSolver es(A);
    printf("Eigenvalues of A:\n");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%f + %fi\n", es.eigenvalues()(i).real(), es.eigenvalues()(i).imag());
    }
    printf("\n");

    printf("Eigenvectors of A:\n");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%f + %fi  ", es.eigenvectors()(i,j).real(), es.eigenvectors()(i,j).imag());
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");

    // 行列分解 (LU分解)
    FullPivLU lu(A);
    printf("LU decomposition of A:\n");
    printf("L:\n");
    Matrix3f L = lu.matrixLU().triangularView();
    L.diagonal().setOnes();  // Set diagonal elements to 1
    printf("%f %f %f\n%f %f %f\n%f %f %f\n\n",
           L(0,0), L(0,1), L(0,2),
           L(1,0), L(1,1), L(1,2),
           L(2,0), L(2,1), L(2,2));

    printf("U:\n");
    Matrix3f U = lu.matrixLU().triangularView();
    printf("%f %f %f\n%f %f %f\n%f %f %f\n\n",
           U(0,0), U(0,1), U(0,2),
           U(1,0), U(1,1), U(1,2),
           U(2,0), U(2,1), U(2,2));

    return 0;
}

実行手順

1. 以下の操作をx64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)で実行する 　　（手順：スタートメニュー →」の下の「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」を選ぶ）。
2. cd コマンドでソースファイルのあるディレクトリに移動する．
3. 次のコマンドでコンパイルする：

   プログラムを，ファイル名 a.cpp で保存しているものとする．

   cl /EHsc /utf-8 /I "C:\eigen\include\eigen3" a.cpp
   

   
4. 実行する

   a.exe