build(info): introduce BuildInfo::Headers and link io_basic to generated header

feat(info): enhance MPI version detection (mpirun fallback) and CUDA-aware MPI (ompi_info)
feat(info): parse FFTW version from fftw3.h (CMake/Make)
feat(info): robust Cereal version extraction via cereal/version.hpp
feat(info): expose LibRI/LibComm versions/paths in Make build_info

fix(make): correct generic object rule source path
chore(cmake): conditionally require ScaLAPACK only when ENABLE_LCAO=ON

docs: add INSTALL_BUILD_INFO_IMPROVEMENTS.md with detailed change log

Author: QuantumMisaka

CMakeLists.txt

@@ -479,8 +479,10 @@ elseif(NOT USE_SW)
 if(USE_DSP)
   target_link_libraries(${ABACUS_BIN_NAME} ${SCALAPACK_LIBRARY_DIR})
 else()
-  find_package(ScaLAPACK REQUIRED)
-  list(APPEND math_libs ScaLAPACK::ScaLAPACK)
+  if(ENABLE_LCAO)
+    find_package(ScaLAPACK REQUIRED)
+    list(APPEND math_libs ScaLAPACK::ScaLAPACK)
+  endif()
 endif()
   if(USE_OPENMP)
     list(APPEND math_libs FFTW3::FFTW3_OMP)
@@ -678,6 +680,10 @@ add_subdirectory(source)
 include(cmake/BuildInfo.cmake)
 setup_build_info()
 
+# Ensure io_basic can include generated build info header
+add_library(BuildInfo::Headers INTERFACE IMPORTED GLOBAL)
+target_include_directories(BuildInfo::Headers INTERFACE ${CMAKE_BINARY_DIR}/source/source_io)
+
 target_link_libraries(
   ${ABACUS_BIN_NAME}
   base

INSTALL_BUILD_INFO_IMPROVEMENTS.md

@@ -0,0 +1,156 @@
+# ABACUS 安装与构建信息改进建议与变更说明
+
+## 概览
+
+- 目标：提升 `abacus --info` 的依赖版本识别准确性；修复 Make/CMake 在生成 `build_info.h` 过程中可能出现的路径与链接问题；统一 `io_basic` 获取生成头文件的方式；完善 MPI/FFTW/Cereal/ELPA 等版本提取。
+- 适用文件：`cmake/*.cmake`、顶层 `CMakeLists.txt`、`source/CMakeLists.txt`、`generate_build_info.sh`、`source/Makefile`。
+
+## 关键改动（按实施时间顺序，含位置标记）
+
+1) [2025-11-28 21:20] 顶层 CMake 引入头接口库
+
+   - 位置：`CMakeLists.txt:678-681`
+   - 修改前：仅调用 `setup_build_info()` 生成 `build_info.h`，未提供统一包含路径目标
+   - 修改后：新增 `BuildInfo::Headers` 接口库，并 `target_include_directories(... ${CMAKE_BINARY_DIR}/source/source_io)`
+   - 改进点：任何需要 `build_info.h` 的目标只需链接该接口库即可获得包含路径
+   - 影响范围：`io_basic`、单测目标、后续模块若需 `build_info.h` 可直接链接接口库
+
+2) [2025-11-28 21:21] `io_basic` 链接生成头接口库
+
+   - 位置：`source/source_io/CMakeLists.txt:119-129`
+   - 修改前：仅通过 `target_include_directories` 引入生成头目录
+   - 修改后：`target_link_libraries(io_basic PUBLIC BuildInfo::Headers)`
+   - 改进点：链接接口库，形成稳定依赖；避免丢失包含路径导致 `parse_args.cpp` 编译失败
+   - 影响范围：`io_basic` 构建；依赖 `io_basic` 的最终二进制
+
+3) [2025-11-28 21:22] FFTW 版本解析增强
+
+   - 位置：`cmake/FindFFTW3.cmake`
+   - 修改前：未解析版本号
+   - 修改后：从头文件 `fftw3.h` 提取 `FFTW_VERSION`，设置 `FFTW3_VERSION`
+   - 改进点：为 `abacus --info` 提供准确 FFTW 版本
+   - 影响范围：非 MKL 路径下的 FFTW 版本输出
+
+4) [2025-11-28 21:24] MPI 版本与 CUDA-aware 检测增强
+
+   - 位置：`cmake/CollectBuildInfoVars.cmake:65-105`
+   - 修改前：仅基于 `MPI_CXX_COMPILER --version` 粗略识别
+   - 修改后：加入 `mpirun --version` 兜底；启用 CUDA 时尝试 `ompi_info --parsable --all` 判断是否 CUDA-aware
+   - 改进点：减少 `yes (version unknown)`，更准确报告 CUDA-aware 状态
+   - 影响范围：MPI 相关输出段，可能依赖系统是否安装 `ompi_info`
+
+5) [2025-11-28 21:26] Cereal 版本解析健壮化
+
+   - 位置：`cmake/CollectBuildInfoVars.cmake:196-209`（及之前部分）
+   - 修改前：路径依赖不健壮，可能无法找到头文件
+   - 修改后：增加 `find_path` 与存在性校验，解析 `MAJOR.MINOR.PATCH`
+   - 改进点：降低未知版本概率
+   - 影响范围：LCAO 启用情况下的 Cereal 版本输出
+
+6) [2025-11-28 21:28] Make 路径的版本提取增强
+
+   - 位置：`generate_build_info.sh` 多处
+   - 修改前：MPI/FFTW/LibRI/LibComm/CUDA-aware 的提取不完善，Cereal段重复
+   - 修改后：
+     - MPI 增加 `mpirun --version` 兜底
+     - FFTW 从 `${FFTW_DIR}/include/fftw3.h` 提取版本
+     - 新增 LibRI/LibComm 版本或路径输出
+     - CUDA-aware MPI 通过 `ompi_info` 检测
+     - 精简并纠正 Cereal 段（统一使用 `CEREAL_DIR`）
+   - 改进点：Make 构建下 `--info` 输出更完整
+   - 影响范围：仅传统 Make 构建路径
+
+7) [2025-11-28 21:30] 修复 Make 通用编译规则路径错误
+
+   - 位置：`source/Makefile:283-285`
+   - 修改前：`${OBJ_DIR}/%.o:$(realpath $(BIN_DIR))%.cpp`，导致找不到源文件
+   - 修改后：`${OBJ_DIR}/%.o: $(ABACUS_ROOT)%.cpp`
+   - 改进点：保证所有源文件能正确编译
+   - 影响范围：所有 Make 构建的对象文件规则
+
+8) [2025-11-28 21:32] PW-only 构建兼容性（可选 ScaLAPACK）
+
+   - 位置：`CMakeLists.txt:472-500` 区域（具体修改在 475-485 之间）
+   - 修改前：PW-only 情况也强制查找 ScaLAPACK，易导致环境不完整时失败
+   - 修改后：仅在 `ENABLE_LCAO=ON` 时才 `find_package(ScaLAPACK REQUIRED)`
+   - 改进点：提升 PW-only 构建成功率
+   - 影响范围：不启用 LCAO 的配置；LCAO 场景不受影响
+
+9) [2025-11-28 21:34] CMake 侧 FFTW 兜底解析
+
+   - 位置：`cmake/CollectBuildInfoVars.cmake:188-194` 替换为带头文件兜底的解析
+   - 修改前：缺少头文件兜底，导致 `yes (version unknown)`
+   - 修改后：尝试从 `FFTW3_INCLUDE_DIR/fftw3.h` 提取版本
+   - 改进点：进一步降低未知版本概率
+   - 影响范围：非 MKL 路径下 FFTW 版本输出
+
+- 新增 `BuildInfo::Headers` 接口库，并在 `source/source_io/CMakeLists.txt` 将 `io_basic` 显式链接到该头。作用：保证 `parse_args.cpp` 能在 CMake 构建中正确包含生成的 `build_info.h`。
+- `cmake/FindFFTW3.cmake`：增加从 `fftw3.h` 读取 `FFTW_VERSION` 的逻辑，填充 `FFTW3_VERSION`，用于 `abacus --info` 输出。
+- `cmake/CollectBuildInfoVars.cmake`：
+  - MPI 版本获取增加 `mpirun --version` 兜底逻辑；在启用 CUDA 时尝试通过 `ompi_info` 判断 CUDA-aware 支持；减少 “yes (version unknown)” 情况。
+  - Cereal 版本提取增加自动 `find_path` 兜底与头文件存在性判断，规范结果。
+- `generate_build_info.sh`（Make 构建路径）：
+  - MPI 版本加入 `mpirun` 兜底；新增 CUDA-aware MPI 检测（`ompi_info`）。
+  - 新增 FFTW 版本提取（非 MKL 路径）；新增 LibRI/LibComm 版本或路径输出；精简重复的 Cereal/LibRI 段落。
+- `source/Makefile`：
+  - 通用规则修复：`%.cpp` 的依赖路径从错误的 `$(realpath $(BIN_DIR))` 改为相对源根 `$(ABACUS_ROOT)%.cpp`。
+  - `build_info.h` 生成规则保留并补充创建目录的健壮性。
+
+## 现有职责与流程梳理
+
+- 顶层 `CMakeLists.txt`：负责全局选项、依赖查找、设备与平台配置、二进制生成与链接；新增 `BuildInfo::Headers` 供模块引入生成头。
+- `cmake/BuildInfo.cmake`：在配置阶段收集信息并通过 `configure_file` 生成 `source/source_io/build_info.h`（位于构建目录）。
+- `cmake/CollectBuildInfoVars.cmake`：集中收集编译器、平台、MPI/OpenMP、数学库、GPU、EXX/ML/测试等依赖版本和路径，填充到模板变量；更新了 MPI/FFTW/Cereal 的提取策略。
+- `cmake/FindFFTW3.cmake`：查找 FFTW3 并导出目标；新增版本号解析。
+- `source/CMakeLists.txt` 与子目录：组织对象库；`io_basic` 现在通过链接 `BuildInfo::Headers` 获得头路径。
+- `generate_build_info.sh`：面向传统 Make 的头文件生成脚本；增强依赖版本识别（MPI、FFTW、ELPA、CUDA/ROCm、LibRI/LibComm、Cereal）。
+- `source/Makefile`：传统 Make 的编译与链接；修复 `%` 规则路径；确保 `parse_args.cpp` 依赖生成的 `build_info.h`。
+
+## Bug 修复与潜在问题（逐项）
+
+- 修复 `source/Makefile` 的通配编译规则路径错误，避免找不到源文件导致的编译失败。
+- 统一 CMake 构建下 `io_basic` 对生成头文件的包含路径，避免因包含路径缺失导致 `abacus --info` 编译错误。
+- 增强 MPI 版本识别逻辑，避免仅依赖编译器输出而导致 “version unknown”。
+
+## 依赖版本识别改进（逐项）
+
+- MPI：优先使用 `MPI_CXX_COMPILER --version`，兜底使用 `mpirun --version`；在启用 CUDA 时用 `ompi_info` 判断 CUDA-aware 支持。
+- FFTW：从 `fftw3.h` 解析 `FFTW_VERSION`；在 Make 构建脚本中也增加解析逻辑。
+- Cereal：从 `cereal/version.hpp` 解析三段版本；若路径存在但未解析成功，显示 `path`。
+- ELPA：优先使用 `ELPA_VERSION`，其次调用 `elpa2_print_version`；仍不成功则回退到 `ELPA_DIR` 路径提示。
+- MKL：从 `mkl_version.h` 的宏构造版本号。
+- LibXC/LibRI/LibComm：通过 `find_package` 或路径/头文件解析；Make 脚本增加路径输出兜底。
+
+## 使用与验证建议（含测试用例与结果）
+
+- CMake（PW-only 验证）：
+  - 配置：`cmake -S . -B build_pw -DENABLE_MPI=ON -DUSE_OPENMP=ON -DENABLE_LCAO=OFF -DBUILD_TESTING=OFF`
+  - 预期：不再强制查找 ScaLAPACK；若仍因外部 CMake 模块限制报错，请在有 ScaLAPACK 的环境下验证。
+  - 运行：`cmake --build build_pw -j` 后，执行 `./build_pw/abacus_pw --info` 检查输出的 MPI/FFTW/OpenMP 段是否包含版本信息。
+
+- Make（生成头与解析验证）：
+  - 生成：`make -C source -j`（需要满足 Makefile.vars 的依赖配置）
+  - 验证：检查 `build/source_io/build_info.h` 是否生成；运行 `build/bin/ABACUS.mpi --info` 验证 MPI、FFTW、ELPA、Cereal 等输出。
+
+- 单元测试（parse_args）：
+  - 在 `BUILD_TESTING=ON` 的环境下，`io_basic` 链接 `BuildInfo::Headers` 后，`parse_args_test.cpp` 可直接包含生成头进行 `--info` 路径测试。
+
+> 由于当前工作环境缺少 ScaLAPACK，CMake 构建在 LCAO 或部分 PW 配置下仍可能失败；已通过条件化处理降低 PW-only 的强制依赖。建议在工具链安装完成后复测完整矩阵库路径。
+
+- CMake 构建：`cmake -B build ... && cmake --build build -j` 后运行 `build/abacus --info` 验证版本输出是否完整；尤其检查 MPI、FFTW、Cereal 与 ELPA 段。
+- Make 构建：`make -C source -j` 后运行 `build/bin/ABACUS.mpi --info`；确保 `generate_build_info.sh` 生成了 `build/source_io/build_info.h` 并被包含。
+
+## 进一步改进建议（后续计划）
+
+- 在 `FindELPA.cmake` 中统一暴露 `ELPA_VERSION`，避免运行时外部命令解析；在工具链安装完成后，将版本号写入 `pkg-config` 或 `CMake` 包配置以提升稳定性。
+- 为 `FindFFTW3.cmake` 增加 `fftw-wisdom` 与线程库检测（`fftw3_omp`、`fftw3_threads`）的健壮性回退。
+- 将 `generate_build_info.sh` 的版本解析逻辑抽象为独立函数文件，减少重复；对路径不可达时打印更清晰的诊断信息。
+
+## 兼容性
+
+- 所有改动保持对原有构建选项的兼容；新增接口库仅影响包含路径，不引入链接变化。
+- 对 Make 规则的修复不改变最终产物位置，仅提升稳健性。
+
+---
+
+如需我继续把 ELPA/LibXC 的 `Find*.cmake` 统一补充版本号导出，或将 `--info` 输出格式细化为 JSON 便于机器读取，请提出需求。

cmake/CollectBuildInfoVars.cmake

@@ -75,7 +75,7 @@ if(ENABLE_MPI)
         else()
             string(REGEX MATCH "icpc \\(ICC\\) ([0-9]+\\.[0-9]+\\.[0-9]+)" _ "${MPI_VERSION_OUTPUT}")
             if(CMAKE_MATCH_1)
-    set(MPI_DETECTED_VERSION "${CMAKE_MATCH_1}")
+	    set(MPI_DETECTED_VERSION "${CMAKE_MATCH_1}")
 endif()
         endif()
     elseif(MPI_VERSION_OUTPUT MATCHES "Open MPI")
@@ -85,6 +85,26 @@ endif()
     else()
     set(ABACUS_MPI_IMPLEMENTATION "Unknown")
 endif()
+    # Fallback: try mpirun/mpiexec
+    if(NOT MPI_DETECTED_VERSION)
+        find_program(MPIRUN_EXECUTABLE mpirun)
+        if(MPIRUN_EXECUTABLE)
+            execute_process(COMMAND ${MPIRUN_EXECUTABLE} --version OUTPUT_VARIABLE MPIRUN_VERSION_OUTPUT OUTPUT_STRIP_TRAILING_WHITESPACE ERROR_QUIET)
+            if(MPIRUN_VERSION_OUTPUT MATCHES "Open MPI")
+                set(ABACUS_MPI_IMPLEMENTATION "OpenMPI")
+                string(REGEX MATCH "Open MPI ([0-9]+\\.[0-9]+\\.[0-9]+)" _ "${MPIRUN_VERSION_OUTPUT}")
+                if(CMAKE_MATCH_1)
+                    set(MPI_DETECTED_VERSION "${CMAKE_MATCH_1}")
+                endif()
+            elseif(MPIRUN_VERSION_OUTPUT MATCHES "MPICH")
+                set(ABACUS_MPI_IMPLEMENTATION "MPICH")
+                string(REGEX MATCH "MPICH Version: ([0-9]+\\.[0-9]+\\.[0-9]+)" _ "${MPIRUN_VERSION_OUTPUT}")
+                if(CMAKE_MATCH_1)
+                    set(MPI_DETECTED_VERSION "${CMAKE_MATCH_1}")
+                endif()
+            endif()
+        endif()
+    endif()
     if(MPI_DETECTED_VERSION)
     set(ABACUS_MPI_VERSION "yes (v${MPI_DETECTED_VERSION})")
     elseif(MPI_VERSION)
@@ -93,12 +113,18 @@ endif()
     set(ABACUS_MPI_VERSION "yes (version unknown)")
 endif()
     if(USE_CUDA)
-        execute_process(COMMAND ${MPI_CXX_COMPILER} -showme:compile OUTPUT_VARIABLE MPI_COMPILE_FLAGS OUTPUT_STRIP_TRAILING_WHITESPACE ERROR_QUIET)
-        if(MPI_COMPILE_FLAGS MATCHES "cuda" OR MPI_COMPILE_FLAGS MATCHES "CUDA")
-    set(ABACUS_CUDA_AWARE_MPI "yes (likely)")
+        # OpenMPI hint
+        find_program(OMPI_INFO_EXECUTABLE ompi_info)
+        if(OMPI_INFO_EXECUTABLE)
+            execute_process(COMMAND ${OMPI_INFO_EXECUTABLE} --parsable --all OUTPUT_VARIABLE OMPI_INFO_OUT OUTPUT_STRIP_TRAILING_WHITESPACE ERROR_QUIET)
+            if(OMPI_INFO_OUT MATCHES "mpi_built_with_cuda_support:value:true")
+                set(ABACUS_CUDA_AWARE_MPI "yes")
+            else()
+                set(ABACUS_CUDA_AWARE_MPI "no (or undetectable)")
+            endif()
         else()
-    set(ABACUS_CUDA_AWARE_MPI "no (or undetectable)")
-endif()
+            set(ABACUS_CUDA_AWARE_MPI "no (or undetectable)")
+        endif()
     else()
     set(ABACUS_CUDA_AWARE_MPI "no (CUDA not enabled)")
 endif()
@@ -162,22 +188,34 @@ endif()
 if(NOT USE_SW AND NOT MKLROOT AND FFTW3_VERSION)
     set(ABACUS_FFTW_VERSION "yes (v${FFTW3_VERSION})")
 elseif(NOT USE_SW AND NOT MKLROOT)
-    set(ABACUS_FFTW_VERSION "yes (version unknown)")
+    if(FFTW3_INCLUDE_DIR AND EXISTS "${FFTW3_INCLUDE_DIR}/fftw3.h")
+        file(STRINGS "${FFTW3_INCLUDE_DIR}/fftw3.h" _fftw_ver_line REGEX "^#define[\t ]+FFTW_VERSION[\t ]+\"[^\"]+\"")
+        if(_fftw_ver_line)
+            string(REGEX REPLACE "^#define[\t ]+FFTW_VERSION[\t ]+\"([^\"]+)\"" "\\1" FFTW3_VERSION "${_fftw_ver_line}")
+            set(ABACUS_FFTW_VERSION "yes (v${FFTW3_VERSION})")
+        else()
+            set(ABACUS_FFTW_VERSION "yes (version unknown)")
+        endif()
+    else()
+        set(ABACUS_FFTW_VERSION "yes (version unknown)")
+    endif()
 else()
     set(ABACUS_FFTW_VERSION "no (using MKL or SW)")
 endif()
 
 # Cereal Version (Enhanced)
 if(ENABLE_LCAO)
     set(ABACUS_CEREAL_VERSION "yes (version unknown)")
-    find_path(CEREAL_INCLUDE_DIR cereal/version.hpp PATHS ${CEREAL_INCLUDE_DIR})
-    if(EXISTS CEREAL_INCLUDE_DIR)
+    if(NOT CEREAL_INCLUDE_DIR)
+        find_path(CEREAL_INCLUDE_DIR cereal/version.hpp)
+    endif()
+    if(CEREAL_INCLUDE_DIR AND EXISTS "${CEREAL_INCLUDE_DIR}/cereal/version.hpp")
         file(STRINGS "${CEREAL_INCLUDE_DIR}/cereal/version.hpp" CEREAL_MAJOR_LINE REGEX "^#define CEREAL_VERSION_MAJOR")
         file(STRINGS "${CEREAL_INCLUDE_DIR}/cereal/version.hpp" CEREAL_MINOR_LINE REGEX "^#define CEREAL_VERSION_MINOR")
         file(STRINGS "${CEREAL_INCLUDE_DIR}/cereal/version.hpp" CEREAL_PATCH_LINE REGEX "^#define CEREAL_VERSION_PATCH")
         string(REGEX REPLACE "^#define CEREAL_VERSION_MAJOR +([0-9]+).*" "\\1" CEREAL_MAJOR "${CEREAL_MAJOR_LINE}")
         string(REGEX REPLACE "^#define CEREAL_VERSION_MINOR +([0-9]+).*" "\\1" CEREAL_MINOR "${CEREAL_MINOR_LINE}")
-        string(REGEX REPLACE "^#define CEREAL_VERSION_PATCH +([0-9]+).*" "\\1" CEREAL_PATCH "${CEREAL_PATCH_LINE}")    
+        string(REGEX REPLACE "^#define CEREAL_VERSION_PATCH +([0-9]+).*" "\\1" CEREAL_PATCH "${CEREAL_PATCH_LINE}")
         if(CEREAL_MAJOR AND CEREAL_MINOR AND CEREAL_PATCH)
             set(ABACUS_CEREAL_VERSION "yes (v${CEREAL_MAJOR}.${CEREAL_MINOR}.${CEREAL_PATCH})")
         endif()

cmake/FindFFTW3.cmake

@@ -49,6 +49,14 @@ if(FFTW3_FOUND)
 
     set(FFTW3_INCLUDE_DIRS ${FFTW3_INCLUDE_DIR})
 
+    # Try to extract FFTW version from header
+    if(FFTW3_INCLUDE_DIR AND EXISTS "${FFTW3_INCLUDE_DIR}/fftw3.h")
+        file(STRINGS "${FFTW3_INCLUDE_DIR}/fftw3.h" _fftw_ver_line REGEX "^#define[\t ]+FFTW_VERSION[\t ]+\"[^\"]+\"")
+        if(_fftw_ver_line)
+            string(REGEX REPLACE "^#define[\t ]+FFTW_VERSION[\t ]+\"([^\"]+)\"" "\\1" FFTW3_VERSION "${_fftw_ver_line}")
+        endif()
+    endif()
+
     if(NOT TARGET FFTW3::FFTW3)
         add_library(FFTW3::FFTW3 UNKNOWN IMPORTED)
         set_target_properties(FFTW3::FFTW3 PROPERTIES