如何在Ubuntu上使用Fortran图形界面

在Ubuntu上使用Fortran开发图形界面（GUI）的核心路径是通过混合编程（Fortran调用C/C++图形库），其中GTK+是最主流的选择。以下是详细步骤及扩展选项：

一、基础准备：安装必要工具与库

安装Fortran编译器：
Ubuntu默认软件源中的gfortran是开源且兼容性最好的Fortran编译器，通过以下命令安装：
```
sudo apt update && sudo apt install gfortran
```
安装图形界面库及开发包：
- GTK+（推荐）：Ubuntu的libgtk-3-dev包提供了GTK+ 3的C头文件和静态库，是Fortran调用GTK的基础：
```
sudo apt install libgtk-3-dev
```
- 可选库：若偏好其他GUI框架，可安装Qt（libqt5core5a libqt5gui5 libqt5widgets5）、FLTK（libfltk1.3-dev）或wxWidgets（libwxgtk3.0-dev），但需注意Fortran绑定的可用性（如GTK+有专门的gtk-fortran绑定）。

二、选择Fortran图形界面方案

1. GTK+（最成熟，推荐新手）

GTK+是Linux下最流行的GUI库，通过gtk-fortran项目（开源Fortran绑定）可直接在Fortran中调用其功能。

安装gtk-fortran：
从GitHub克隆并编译最新版本（需Fortran 2003及以上支持）：

git clone https://github.com/vmagnin/gtk-fortran.git
cd gtk-fortran
mkdir build && cd build
cmake ..
make
sudo make install

2. Qt（跨平台，需额外绑定）

Qt是更强大的跨平台框架，但Fortran绑定（如Qt4FORTRAN或Qt5FORTRAN）不如GTK+成熟，需通过C++包装器实现，适合有C++基础的开发者。

3. 其他轻量级选项

WINTERACTER：商业库，提供原生Windows/Linux GUI，支持Fortran 90及以上，但需付费获取Linux版本。
ogpf：面向对象的Gnuplot Fortran接口，适合数据可视化而非复杂GUI（如曲线、曲面绘制）。

三、编写并编译GTK+ Fortran程序（示例）

以下是一个简单的“Hello World”程序，展示如何用GTK+创建窗口和按钮：

创建Fortran源文件（hello_gtk.f90）：

program hello_gtk
    use gtk
    implicit none
    type(GtkWindow) :: window
    type(GtkButton) :: button
    integer :: status

    ! 初始化GTK
    call gtk_init()

    ! 创建顶层窗口
    window = gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL)
    call gtk_window_set_title(window, "Fortran GTK Demo")
    call gtk_window_set_default_size(window, 300, 200)

    ! 创建按钮
    button = gtk_button_new_with_label("Click Me!")
    call gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window), button)

    ! 连接按钮点击信号（退出程序）
    call g_signal_connect(button, "clicked", c_funloc(gtk_main_quit), C_NULL_PTR)

    ! 显示所有控件
    call gtk_widget_show_all(window)

    ! 进入GTK主循环
    call gtk_main()
end program hello_gtk

编译程序：
使用gfortran编译，并通过pkg-config自动获取GTK+的编译选项和库链接：
```
gfortran -o hello_gtk hello_gtk.f90 `pkg-config --cflags --libs gtk+-3.0`
```
注：pkg-config会自动添加GTK+所需的头文件路径（-I）和库文件路径（-L），避免手动指定。
运行程序：
在终端执行生成的可执行文件：
```
./hello_gtk
```
将显示一个标题为“Fortran GTK Demo”的窗口，点击“Click Me!”按钮可关闭窗口。

四、常见问题解决

错误：“gtk_init未声明”：
确保已安装gtk-fortran并正确导入模块（use gtk），且编译时链接了GTK+库（pkg-config命令是否正确）。
错误：“无法找到gtk±3.0.pc”：
安装libgtk-3-dev后，gtk+-3.0.pc通常位于/usr/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig/或/usr/share/pkgconfig/，可通过export PKG_CONFIG_PATH=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig/临时添加路径。
性能优化：
GTK+的Fortran绑定会引入少量开销，但对大多数GUI应用（如数据可视化、简单工具）影响可忽略。若需极致性能，可考虑用C++编写核心GUI逻辑，通过Fortran调用C++函数（需iso_c_binding模块）。

五、扩展：使用IDE提升开发效率

Geany：Ubuntu软件源中的轻量级IDE，支持Fortran语法高亮、编译运行（需安装geany和geany-plugin-fortran）：
```
sudo apt install geany geany-plugin-fortran
```
Code::Blocks：支持Fortran和C++混合编程，可通过插件配置GTK+开发环境（需安装codeblocks和codeblocks-contrib）。

通过以上步骤，即可在Ubuntu上使用Fortran开发具备图形界面的应用程序。GTK+因成熟稳定、文档丰富，是新手入门的首选；若需更复杂的跨平台功能，可探索Qt方案，但需投入更多时间解决绑定问题。