CentOS下Fortran如何調用Python

在CentOS系統下，Fortran程序可以通過幾種不同的方法調用Python代碼。以下是一些常見的方法：

方法1：使用C語言作為接口

由于Fortran和Python之間的直接互操作性有限，通常需要一個中間層來橋接兩者。C語言是一個常見的選擇，因為Fortran可以很容易地調用C函數，而Python也可以通過C API調用C函數。

1. 編寫Fortran代碼并創建C接口：

首先，你需要編寫Fortran代碼，并為需要從Python調用的函數創建C接口。例如，假設你有一個Fortran函數add：

! add.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

然后，創建一個C頭文件來聲明這個函數：

// add.h
#ifndef ADD_H
#define ADD_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void add_(double *a, double *b, double *c);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif // ADD_H

注意函數名后的下劃線_，這是因為Fortran編譯器通常會在函數名后添加一個下劃線。

2. 編寫Python代碼：

使用Python的ctypes庫來加載編譯好的C庫，并調用其中的函數：

# test.py
from ctypes import cdll

# 加載編譯好的C庫
lib = cdll.LoadLibrary('./add.so')

# 定義函數參數和返回類型
lib.add_.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.c_double]
lib.add_.restype = None

# 調用函數
a = 1.0
b = 2.0
c = ctypes.c_double()
lib.add_(ctypes.byref(a), ctypes.byref(b), ctypes.byref(c))
print(f"The result is {c.value}")

3. 編譯Fortran代碼：

使用gfortran編譯Fortran代碼，并創建共享庫：

gfortran -c add.f90 -o add.o
gfortran -shared -o add.so add.o

4. 運行Python代碼：

確保共享庫在Python腳本的同一目錄下，然后運行Python腳本：

python test.py

方法2：使用Python的subprocess模塊

如果你不想編寫C接口，另一種方法是通過系統調用使用Python解釋器來執行Python腳本。這種方法比較簡單，但是效率較低，因為它涉及到啟動一個新的Python進程。

! call_python.f90
program call_python
    implicit none
    integer :: status
    character(len=100) :: command

    ! 構建調用Python的命令
    write(command, '(A)') 'python3 /path/to/your_script.py'

    ! 調用系統命令
    status = system(command)

    if (status /= 0) then
        print *, 'Error calling Python script'
    end if
end program call_python

在這個例子中，你需要將/path/to/your_script.py替換為你的Python腳本的實際路徑。

方法3：使用接口定義語言（IDL）

IDL是一種專門用于定義不同編程語言之間接口的語言。有一些IDL編譯器可以將IDL代碼轉換為C代碼，然后可以使用上述的C接口方法。

注意事項

• 在使用C接口時，確保Fortran和C的數據類型匹配。
• 在編譯共享庫時，可能需要鏈接Python庫（例如libpython3.x.so）。
• 如果你的Fortran代碼需要調用Python的高級功能，可能需要使用Python的C API來編寫更復雜的接口。

選擇哪種方法取決于你的具體需求和偏好。如果你需要高性能的互操作性，編寫C接口可能是最好的選擇。如果你只是偶爾需要調用Python腳本，使用subprocess模塊可能更簡單。