Debian中Fortran如何与其他语言集成

在Debian系统中，Fortran可以与其他编程语言（如C、C++和Python）集成，以便利用各自的优势。以下是一些常见的集成方法：

Fortran与C集成

1. 使用ISO C Binding Fortran 90及以上版本支持ISO C Binding，这是一种标准接口，允许Fortran代码与C代码相互调用。

   • Fortran到C：

     ! example.f90
     subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
       use, intrinsic :: iso_c_binding
       real(c_double), intent(in) :: a, b
       real(c_double), intent(out) :: c
       c = a + b
     end subroutine add
     

   • C到Fortran：

     // example.c
     #include <stdio.h>
     #include <iso_c_binding.h>
     
     void add_(double *a, double *b, double *c);
     
     int main() {
       double x = 1.0, y = 2.0, z;
       add_(&x, &y, &z);
       printf("Result: %f\n", z);
       return 0;
     }
     

2. 使用外部接口 可以通过编写C头文件和Fortran接口块来实现更复杂的集成。

Fortran与C++集成

Fortran与C++的集成稍微复杂一些，因为C++支持名称修饰（name mangling），而Fortran不支持。通常需要使用extern "C"来防止名称修饰。

• Fortran到C++：

  ! example.f90
  subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
    use, intrinsic :: iso_c_binding
    real(c_double), intent(in) :: a, b
    real(c_double), intent(out) :: c
    c = a + b
  end subroutine add
  

• C++到Fortran：

  // example.cpp
  extern "C" {
    void add_(double *a, double *b, double *c);
  }
  
  int main() {
    double x = 1.0, y = 2.0, z;
    add_(&x, &y, &z);
    std::cout << "Result: "<< z << std::endl;
    return 0;
  }
  

Fortran与Python集成

1. 使用f2py f2py是NumPy的一个工具，可以自动生成Fortran代码的Python接口。

   • 安装f2py：

     sudo apt-get install python3-numpy gfortran
     

   • 编写Fortran代码：

     ! example.f90
     subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
       use, intrinsic :: iso_c_binding
       real(c_double), intent(in) :: a, b
       real(c_double), intent(out) :: c
       c = a + b
     end subroutine add
     

   • 生成Python接口：

     f2py -c example.f90 -m example
     

   • 在Python中使用：

     import example
     result = example.add(1.0, 2.0)
     print(result)
     

2. 使用ctypes或cffi 这些库允许你在Python中直接调用C函数，然后通过C接口调用Fortran代码。

   • 编写C包装器：

     // example_wrapper.c
     #include <stdio.h>
     #include "example.h"
     
     void add_(double *a, double *b, double *c) {
       add(a, b, c);
     }
     

   • 编译C包装器：

     gcc -c example_wrapper.c -I/path/to/fortran/include
     gfortran -c example.f90
     gcc -o example.so example.o example_wrapper.o -fPIC
     

   • 在Python中使用：

     from ctypes import cdll
     lib = cdll.LoadLibrary('./example.so')
     lib.add_(1.0, 2.0, 3.0)
     

通过这些方法，你可以在Debian系统中实现Fortran与其他编程语言的集成，从而充分利用各自的优势。