Ubuntu Fortran图形界面编程方法

Ubuntu 下 Fortran 图形界面编程方法

一 常用方案与选型

• GTK 生态：使用 GTK 3/4 与 gtk-fortran 绑定，适合需要现代桌面外观、跨平台与稳定维护的场景。gtk-fortran 基于 Fortran 2003 C 互操作，提供贴近 GTK 的 API。
• FLTK：轻量级、跨平台 C/C++ GUI 工具包，存在 Fortran 绑定（发行包名在不同发行版可能不同，如 libfltk-fortran-dev），上手快、依赖少，适合中小型工具。
• IUP：轻量级 GUI，支持多语言（含 Fortran），API 简洁，适合快速原型。
• wxWidgets：成熟跨平台 C++ 框架，部分发行版提供 Fortran 绑定（如 libwxgtk3.0-fortran-dev），适合复杂桌面应用。
• Qt：主流 C++ 框架，Qt 官方不直接提供 Fortran 绑定；若坚持 Qt，可通过 C/C++ 写 UI + ISO_C_BINDING 暴露接口供 Fortran 调用，或采用混合编程。
• 补充：PGPLOT 是面向绘图的库（Fortran 接口），可输出到 X Window 等装置，适合科研绘图，但并非通用 GUI 工具包。

二 环境准备与安装

• 安装编译器与基础工具：
  • sudo apt update && sudo apt install -y gfortran build-essential cmake git
• 安装 GUI 库与开发文件（按所选方案二选一或多项）：
  • GTK 3：sudo apt install -y libgtk-3-dev
  • GTK 4：sudo apt install -y libgtk-4-dev
  • FLTK（含 Fortran 绑定的发行版）：sudo apt install -y libfltk1.3-dev fltk-data fltk-doc 以及可用的 libfltk-fortran-dev
  • IUP：sudo apt install -y libiup-dev
  • wxWidgets：sudo apt install -y libwxgtk3.0-dev 以及可用的 libwxgtk3.0-fortran-dev
  • Qt（若采用混合编程）：sudo apt install -y libqt5core5a libqt5gui5 libqt5widgets5
• 说明：Fortran 通过 ISO_C_BINDING 调用 C 库，编译时通常配合 pkg-config 获取头文件与链接参数。

三 快速上手示例

• 示例一 GTK 4 + gtk-fortran（最小窗口）

  1. 安装 gtk-fortran（若发行版仓库无此包，可从源码构建）：
     • git clone https://github.com/vmagnin/gtk-fortran.git
     • mkdir gtk-fortran/build && cd gtk-fortran/build
     • cmake … && make && sudo make install
  2. 编译与运行（注意模块名与链接参数随版本可能为 gtk4 或 gtk-4-fortran）：
     • gfortran -o simple_window simple_window.f90 pkg-config --cflags --libs gtk-4-fortran
     • ./simple_window
  3. 参考要点：gtk-fortran 使用 Fortran 2003 C 互操作 封装 GTK，示例程序通常创建 GtkApplication 并进入主循环。

• 示例二 GTK 3 最小窗口（使用系统自带的 gtk 模块）

  1. 安装依赖：sudo apt install -y libgtk-3-dev
  2. 编译与运行（pkg-config 名称通常为 gtk±3.0）：
     • gfortran -o hello_gtk3 hello_gtk3.f90 pkg-config --cflags --libs gtk+-3.0
     • ./hello_gtk3
  3. 说明：示例会调用 gtk_init、创建 GtkWindow、连接 destroy 信号到 gtk_main_quit 并进入 gtk_main 事件循环。

四 构建与排错要点

• 链接参数获取：优先使用 pkg-config，如 pkg-config --cflags --libs gtk+-3.0 或 pkg-config --cflags --libs gtk-4-fortran；若返回为空或报未找到，请确认相应 -dev 包已安装，并在必要时设置 PKG_CONFIG_PATH 指向已安装库路径。
• 找不到 GTK 库：先执行 pkg-config --cflags gtk4 或 pkg-config --cflags gtk+-3.0 验证；未安装则补装 libgtk-4-dev 或 libgtk-3-dev；已安装仍报错时，清理 CMake 缓存（删除 CMakeCache.txt）后重新配置。
• 绑定可用性：并非所有发行版仓库都提供 FLTK/ wxWidgets 的 Fortran 绑定，如未找到对应包，可考虑从源码构建或使用其他绑定方案。
• 混合编程思路：若采用 Qt，可用 C++/Qt 实现 UI 与事件循环，通过 ISO_C_BINDING 暴露接口，由 Fortran 实现数值核心，再由 C/C++ 调用 Fortran 例程。

五 方案对比与建议