Cython、C 和 Fortran答案

【问题标题】：Cython, C and FortranCython、C 和 Fortran
【发布时间】：2010-12-08 02:41:02
【问题描述】：

我想请教一下关于通过 C 函数调用 fortran 函数的问题。这些 C 函数将通过 cython 在 python 代码中使用。综上所述，我有这个方案：

Cython 模块 -> C 函数 -> Fortran，其中 -> 表示“调用”。

目前我设法从 cython 调用 C 函数，但我很难调用 fortran 函数。你能帮我吗？（一个简单的例子会很棒）。

提前致谢。编辑：我正在使用 gcc 4.1.2。还有gfortran

【问题讨论】：

更准确的答案可能需要了解您所询问的特定 C 和 Fortran 编译器。
已编辑。对不起，我忘记了:)
你知道fwrap吗？

标签： python c fortran cython

【解决方案1】：

第一个答案中的链接描述了过时的方法。通过向 Fortran 添加 ISO C 绑定，从 C 调用 Fortran 或从 Fortran 调用 C 变得更加容易。使用此 Fortran 语言功能可指示 Fortran 编译器生成与 C 二进制兼容的可执行代码。程序员不必“破解”连接，因为它是语言的一部分，所以它与编译器和平台无关。从技术上讲，ISO C 绑定是 Fortran 2003 的一部分，但它已经在许多编译器中使用了几年，例如，自 4.3 版以来的 gfortran 和 Intel ifort。

要从 C 调用 Fortran 子例程或函数，请使用绑定 C 选项声明 Fortran 子例程或函数，并使用绑定中为参数声明提供的 C 兼容类型。在“混合语言编程”下的 gfortran 手册中有示例。由于 ISO C 绑定是该语言的一部分，因此手册的这一部分很大程度上与编译器无关。 Stack Overflow 和网络上其他地方的先前答案中还有其他示例。

下面是要从 C 调用的子例程的 Fortran 子例程声明的快速代码片段（未经测试）：

subroutine test ( varint1, varflt2 )  bind ( C, name="MyTest" )

   use iso_c_binding

   integer (kind=c_int32_t), intent (in) :: varint1
   real (kind=c_float), intent (out) :: varflt2

绑定 C 名称“MyTest”会覆盖 Fortran 名称——它区分大小写，与 Fortran 不同。无需担心下划线！变量类型应该很明显......请参阅 gfortran 手册或其他地方了解可用的内容。

【讨论】：

嗯，我想我可以做到，而无需修改 fortran 代码，因为它是作为黑匣子给我的。我只是设法做到了，感谢您的见解，非常感谢:)

【解决方案2】：

由于这是调试 HPC 代码的有用方法，因此这里有一个简单的 Fortran 程序“hello world”，从 Python 调用。

使用GNU Fortran (GCC) 9.3.0 和Python 3.7.3

你至少需要

带有 c 绑定的 fortran 代码（即 bind(C) 用于每个子例程/函数，iso_c_binding 用于写入/输出的每个变量）。让我们称之为hello_fortran.f90

subroutine hello_fortran() bind(c)

    print *, "Hello world from fortran"

end subroutine hello_fortran

如果您不想使用 iso_c_bindings 修改原始 Fortran 代码，您还可以在 Fortran 中编写一个简单的包装函数，直接调用原始代码。

使用-c 编译此代码以在不链接的情况下进行编译，并使用-fPIC 生成与位置无关的代码。 gfortran hello_fortran.f90 -c -fPIC -o hello_fortran.o 您可以直接链接 setup.py 中的目标文件，但我发现将所有内容捆绑到共享库中要容易得多 gfortran *.o -shared -o libhello_fortran.so 并使用export LD_LIBRARY_PATH=${LD_LIBRARY_PATH}:$(pwd)将当前工作目录添加到PATH

2 。允许从 Python 调用 C 函数的 Cython 模块（或者，您可以使用 CFFI——方法类似）。对于我们的示例，我们称之为“hello_cython.pyx”

cdef extern:
    void hello_fortran()

def hello_cython():
    print("Called hello_cython")
    hello_fortran()

至关重要的是，对于您要调用的每个 Fortran 函数，您需要在 cdef extern 块中声明 C 接口。请记住，fortran 不区分大小写：此块中的所有内容都应为小写。

setup.py 文件用于“编译” Cython 模块。不幸的是，这些很快就会变得非常复杂，所以下面给出的是一个最小的工作示例

from distutils.core import setup, Extension
from Cython.Build import cythonize
import numpy

files = ['hello_cython.pyx']

ext_module = Extension(
    name = "hello_cython_FI",
    sources = files,
    include_dirs = ['.'],
    library_dirs=['.'],
    libraries=["hello_fortran"]
    )

setup(
    name = "hello_cython_FI",
    ext_modules = cythonize(ext_module)
)

需要注意的重要事项是name 将给出 Python 中模块的名称，files 必须包含 .pyx 文件，libraries 必须具有共享库的名称（即用于libhello_fortran.so，写hello_fortran)

用python setup.py build_ext --inplace编译它

标准 Python 脚本 hello_python.py 调用 hello_cython_FI

import hello_cython_FI

print("Called hello_python")
hello_cython_FI.hello_cython()

那么你应该得到

>>> python hello_python.py
Called hello_python
Called hello_cython
Hello world from fortran

在 cmets 中询问 Intel、OpenMP 和 OpenMP 链接方法。

【讨论】：

【解决方案3】：

有一个名为 fwrap 的自动化工具，它生成 C、cython 和 python 到 fortran 例程的绑定。我认为它仍处于测试状态，但您可能会发现它很有帮助，链接是 here。

【讨论】：