CentOS上Fortran与Python交互技巧

在CentOS系统上，Fortran和Python可以通过多种方式进行交互。以下是一些常用的方法和技巧：

1. 使用f2py

f2py是NumPy提供的一个工具，可以将Fortran代码转换为Python模块。

安装f2py

首先，确保你已经安装了NumPy。如果没有安装，可以使用以下命令安装：

pip install numpy

编写Fortran代码

创建一个简单的Fortran文件，例如example.f90：

! 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

使用f2py生成Python模块

使用以下命令将Fortran代码转换为Python模块：

f2py -c -m example example.f90

在Python中使用生成的模块

在Python中导入并使用生成的模块：

import example

a = 1.0
b = 2.0
c = example.add(a, b)
print(f"The result is {c}")

2. 使用ctypes

ctypes是Python的一个外部函数库，可以用来调用C语言编写的共享库。你可以先将Fortran代码编译为C兼容的共享库，然后使用ctypes调用。

编写Fortran代码

创建一个简单的Fortran文件，例如example.f90：

! 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

编译Fortran代码为共享库

使用gfortran编译Fortran代码为共享库：

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

在Python中使用ctypes调用共享库

在Python中使用ctypes调用共享库：

import ctypes

# 加载共享库
libexample = ctypes.CDLL('./libexample.so')

# 定义函数原型
libexample.add.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.POINTER(ctypes.c_double)]
libexample.add.restype = None

# 调用函数
a = ctypes.c_double(1.0)
b = ctypes.c_double(2.0)
c = ctypes.c_double()
libexample.add(a, b, ctypes.byref(c))

print(f"The result is {c.value}")

3. 使用cython

cython是一个Python的超集，可以用来编写C扩展模块。你可以使用cython将Fortran代码封装为Python可调用的模块。

安装cython

首先，确保你已经安装了Cython。如果没有安装，可以使用以下命令安装：

pip install cython

编写Fortran代码

创建一个简单的Fortran文件，例如example.f90：

! 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

编写Cython接口文件

创建一个Cython接口文件，例如example.pyx：

# example.pyx
cdef extern from "example.h":
    void add_(double *a, double *b, double *c)

def add(double a, double b):
    cdef double c
    add_(&a, &b, &c)
    return c

创建setup.py文件

创建一个setup.py文件来编译Cython代码：

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup(
    ext_modules=cythonize("example.pyx"),
    include_dirs=[],
    libraries=["example"],
    library_dirs=["."]
)

编译Cython代码

使用以下命令编译Cython代码：

python setup.py build_ext --inplace

在Python中使用生成的模块

在Python中导入并使用生成的模块：

import example

a = 1.0
b = 2.0
c = example.add(a, b)
print(f"The result is {c}")

通过以上几种方法，你可以在CentOS系统上实现Fortran与Python的交互。选择哪种方法取决于你的具体需求和偏好。