Debian如何集成Fortran与Python

在Debian系统中集成Fortran和Python可以通过多种方式实现，以下是一些常见的方法：

方法一：使用f2py

f2py是NumPy的一个工具，它可以将Fortran代码转换为Python模块。首先，确保你已经安装了NumPy和Fortran编译器。

1. 安装Fortran编译器：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install gfortran
   

2. 安装NumPy：

   pip install numpy
   

3. 编写Fortran代码： 创建一个Fortran文件，例如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
   

4. 使用f2py生成Python模块：

   f2py -c example.f90 -m example
   

5. 在Python中使用生成的模块：

   import example
   result = example.add(1.0, 2.0)
   print(result)  # 输出 3.0
   

方法二：使用cython

cython可以将Fortran代码包装成Python可调用的模块。

1. 安装Cython和Fortran编译器：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install cython gfortran
   

2. 编写Fortran代码： 创建一个Fortran文件，例如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
   

3. 编写Cython接口文件： 创建一个Cython文件，例如example.pyx：

   cdef extern from "example.f90":
       void add_(double *a, double *b, double *c)
   
   def add(double a, double b):
       cdef double c
       add_(&a, &b, &c)
       return c
   

4. 创建setup.py文件： 创建一个setup.py文件：

   from setuptools import setup
   from Cython.Build import cythonize
   
   setup(
       ext_modules=cythonize("example.pyx"),
       extra_link_args=['-lgfortran']
   )
   

5. 编译Cython模块：

   python setup.py build_ext --inplace
   

6. 在Python中使用生成的模块：

   import example
   result = example.add(1.0, 2.0)
   print(result)  # 输出 3.0
   

方法三：使用iso_c_binding

如果你只需要简单的接口，可以直接使用Fortran的iso_c_binding模块来编写Fortran代码，并在Python中使用ctypes或cdll来调用。

1. 编写Fortran代码： 创建一个Fortran文件，例如example.f90：

   module example_module
       use iso_c_binding
       implicit none
   
       interface
           subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
               import :: c_double
               real(c_double), intent(in) :: a, b
               real(c_double), intent(out) :: c
           end subroutine add
       end interface
   end module example_module
   

2. 编译Fortran代码为共享库：

   gfortran -fPIC -c example.f90 -o example.o
   gfortran -shared example.o -o libexample.so
   

3. 在Python中使用ctypes调用：

   import ctypes
   
   # 加载共享库
   lib = ctypes.CDLL('./libexample.so')
   
   # 定义函数原型
   lib.add.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.POINTER(ctypes.c_double)]
   lib.add.restype = None
   
   # 调用函数
   a = ctypes.c_double(1.0)
   b = ctypes.c_double(2.0)
   c = ctypes.c_double()
   lib.add(a, b, ctypes.byref(c))
   print(c.value)  # 输出 3.0
   

以上方法可以根据你的具体需求选择合适的方式来实现Fortran和Python的集成。