Interfacer R avec C/C++

Interfacer R avec C/C++

Pourquoi Interfacer R avec C/C++ ?

• Performance : Les programmes C/C++ sont souvent plus rapides que les équivalents en R pour des calculs intensifs.
• Bibliothèques existantes : Utiliser des bibliothèques C/C++ tierces peut simplifier l’intégration de fonctionnalités complexes dans R.
• Interopérabilité : Permet de combiner les forces de R et C/C++ dans un seul environnement de programmation.

Méthodes d’Interfaçage

R fournit plusieurs mécanismes pour interfacer avec C/C++ :

• .C : Utilisé pour les fonctions C qui manipulent des vecteurs.
• .Call : Plus flexible, permet d’appeler des fonctions C++ et de gérer des objets R.
• Rcpp : Une interface C++ plus moderne et facile à utiliser.

Utilisation de .C et .Call

Utilisation de .C

• Cas typique : Fonctions C qui manipulent des vecteurs ou matrices.

Exemple

Écrire le Code C

Créons une fonction C pour calculer la somme des éléments d’un vecteur. 

// file: sum_vector.c
#include <R.h>
#include <Rinternals.h>
SEXP sum_vector(SEXP x) {
    SEXP result;
    double sum = 0;
    R_len_t n = length(x);
    for (R_len_t i = 0; i < n; i++) {
        sum += REAL(x)[i];
    }
    PROTECT(result = allocVector(REALSXP, 1));
    REAL(result)[0] = sum;
    UNPROTECT(1);
    return result;
}

Compiler le Code C

Utilisez R CMD SHLIB pour compiler le code : 

R CMD SHLIB sum_vector.c

Cela crée un fichier sum_vector.so (ou .dll sur Windows).

Appeler la Fonction C dans R

Chargeons la bibliothèque et appelons la fonction dans R. 

# Charger la bibliothèque
dyn.load("sum_vector.so")
# Définir l'interface R
sum_vector <- function(x) {
    .Call("sum_vector", x)
}
# Tester la fonction
x <- c(1, 2, 3, 4, 5)
sum_vector(x)

Utilisation de .Call

• Cas typique : Fonctions C++ et manipulation d’objets R plus complexes.

Exemple

Écrire le Code C++

Utilisons Rcpp pour faciliter l’utilisation de C++. 

// file: sum_vector.cpp
#include <Rcpp.h>
using namespace Rcpp;
// [[Rcpp::export]]
double sum_vector(NumericVector x) {
    double sum = 0;
    for (int i = 0; i < x.size(); ++i) {
        sum += x[i];
    }
    return sum;
}

Compiler le Code avec Rcpp

Ajoutez un fichier src/Makevars avec le contenu suivant pour spécifier les options de compilation : 

PKG_CXXFLAGS = $(SHLIB_OPENMP_CXXFLAGS)
PKG_LIBS = $(SHLIB_OPENMP_CXXFLAGS)

Compilez avec Rcpp : 

library(Rcpp)
sourceCpp("sum_vector.cpp")

Appeler la Fonction C++ dans R 

# Appeler la fonction C++ depuis R
x <- c(1, 2, 3, 4, 5)
sum_vector(x)

Utilisation de Rcpp

Rcpp simplifie l’interfaçage avec C++ et offre une intégration fluide.

Exemple

Installer Rcpp 

install.packages("Rcpp")

Écrire et Compiler le Code C++ avec Rcpp 

// file: sum_vector.cpp
#include <Rcpp.h>
using namespace Rcpp;
// [[Rcpp::export]]
NumericVector cumsum_vector(NumericVector x) {
    int n = x.size();
    NumericVector result(n);
    double sum = 0;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        sum += x[i];
        result[i] = sum;
    }
    return result;
}

Compilez avec : 

library(Rcpp)
sourceCpp("sum_vector.cpp")

Utiliser la Fonction C++ dans R 

# Appeler la fonction C++ depuis R
x <- c(1, 2, 3, 4, 5)
cumsum_vector(x)

Bonnes Pratiques

• Gestion de la mémoire : Assurez-vous de libérer la mémoire correctement pour éviter les fuites.
• Types de données : Faites attention aux types de données lors du passage entre R et C/C++.
• Erreur et Débogage : Utilisez les fonctions de débogage de R et les outils de débogage C++ comme gdb pour traquer les erreurs.