如何在CentOS上集成Fortran與Python

在CentOS上集成Fortran與Python可以通過多種方式實現，以下是一些常見的方法：

方法一：使用f2py

f2py是NumPy提供的一個工具，可以將Fortran代碼轉換為Python模塊。

1. 安裝必要的軟件包：

   sudo yum install numpy scipy
   

2. 編寫Fortran代碼： 創建一個簡單的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. 使用f2py生成Python模塊：

   f2py -c example.f90 -m example
   

4. 在Python中使用生成的模塊：

   import example
   result = example.add(2.0, 3.0)
   print(result)  # 輸出 5.0
   

方法二：使用cython

cython可以將Fortran代碼包裝成Python可調用的函數。

1. 安裝Cython：

   pip install cython
   

2. 編寫Fortran代碼： 同樣創建一個Fortran文件example.f90。

3. 編寫Cython接口文件： 創建一個Cython接口文件example.pyx：

   cdef extern from "example.f90":
       double add(double a, double b)
   
   def py_add(double a, double b):
       return add(a, b)
   

4. 創建setup.py文件：

   from setuptools import setup
   from Cython.Build import cythonize
   
   setup(
       ext_modules=cythonize("example.pyx"),
       include_dirs=['/usr/include'],  # 根據實際情況調整路徑
       libraries=['gfortran'],
       library_dirs=['/usr/lib64']
   )
   

5. 編譯Cython代碼：

   python setup.py build_ext --inplace
   

6. 在Python中使用生成的模塊：

   import example
   result = example.py_add(2.0, 3.0)
   print(result)  # 輸出 5.0
   

方法三：使用pybind11

pybind11是一個輕量級的頭文件庫，用于將C++代碼暴露給Python。雖然它主要用于C++，但也可以通過一些技巧與Fortran一起使用。

1. 安裝pybind11：

   pip install pybind11
   

2. 編寫Fortran代碼： 創建一個Fortran文件example.f90。

3. 編寫C++包裝器： 創建一個C++文件wrapper.cpp：

   #include <pybind11/pybind11.h>
   extern "C" {
       #include "example.h"  // Fortran編譯生成的頭文件
   }
   
   namespace py = pybind11;
   
   PYBIND11_MODULE(example, m) {
       m.def("add", &add, "A function that adds two numbers");
   }
   

4. 編寫setup.py文件：

   from setuptools import setup, Extension
   import pybind11
   
   ext_modules = [
       Extension(
           'example',
           ['wrapper.cpp'],
           include_dirs=[pybind11.get_include(), '/usr/include'],
           language='c++'
       ),
   ]
   
   setup(
       name='example',
       version='0.1',
       ext_modules=ext_modules,
   )
   

5. 編譯C++代碼：

   python setup.py build_ext --inplace
   

6. 在Python中使用生成的模塊：

   import example
   result = example.add(2.0, 3.0)
   print(result)  # 輸出 5.0
   

通過以上方法，你可以在CentOS上成功集成Fortran與Python。選擇哪種方法取決于你的具體需求和偏好。