Ubuntu上Fortran與C如何交互

在Ubuntu上，Fortran和C可以通過使用外部接口（external interface）或者調用C語言編寫的共享庫（shared library）進行交互。以下是一些基本步驟來實現Fortran和C之間的交互：

方法一：使用外部接口

1. 編寫Fortran代碼并聲明外部接口

   在Fortran代碼中，你需要使用iso_c_binding模塊來聲明與C語言兼容的數據類型，并使用bind(C)屬性來聲明外部接口。

   ! example.f90
   module example_mod
     use iso_c_binding, only: c_int, c_double
     implicit none
   
     interface
       subroutine c_function(x, y) bind(C, name="c_function")
         import c_int, c_double
         real(c_double), intent(in) :: x
         integer(c_int), intent(out) :: y
       end subroutine c_function
     end interface
   
   contains
   
     subroutine fortran_function(x, y)
       real(c_double), intent(in) :: x
       integer(c_int), intent(out) :: y
       call c_function(x, y)
     end subroutine fortran_function
   
   end module example_mod
   

2. 編寫C代碼并編譯為共享庫

   編寫C代碼并使用gcc編譯器將其編譯為共享庫（.so文件）。

   // example.c
   #include <stdio.h>
   
   void c_function(double x, int *y) {
       printf("C function called with x = %f\n", x);
       *y = (int)x;
   }
   

   使用以下命令編譯C代碼：

   gcc -fPIC -c example.c -o example.o
   gcc -shared -o libexample.so example.o
   

3. 在Fortran代碼中調用共享庫

   在Fortran代碼中，使用use語句導入模塊，并調用共享庫中的函數。

   ! main.f90
   program main
     use example_mod
     implicit none
   
     real(c_double) :: x
     integer(c_int) :: y
   
     x = 3.14
     call fortran_function(x, y)
     print *, "Fortran received y =", y
   
     call c_function(x, y)
     print *, "Fortran received y =", y
   
   end program main
   

4. 編譯并運行Fortran程序

   使用gfortran編譯器編譯Fortran代碼，并鏈接共享庫。

   gfortran -o main main.f90 -L. -lexample
   LD_LIBRARY_PATH=. ./main
   

方法二：使用C語言編寫的共享庫

1. 編寫C代碼并編譯為共享庫

   編寫C代碼并使用gcc編譯器將其編譯為共享庫（.so文件）。

   // example.c
   #include <stdio.h>
   
   void c_function(double x, int *y) {
       printf("C function called with x = %f\n", x);
       *y = (int)x;
   }
   

   使用以下命令編譯C代碼：

   gcc -fPIC -c example.c -o example.o
   gcc -shared -o libexample.so example.o
   

2. 在Fortran代碼中調用共享庫

   在Fortran代碼中，使用use語句導入模塊，并調用共享庫中的函數。

   ! main.f90
   program main
     implicit none
   
     real(c_double) :: x
     integer(c_int) :: y
     interface
       subroutine c_function(x, y) bind(C, name="c_function")
         import c_double, c_int
         real(c_double), intent(in) :: x
         integer(c_int), intent(out) :: y
       end subroutine c_function
     end interface
   
     x = 3.14
     call c_function(x, y)
     print *, "Fortran received y =", y
   
   end program main
   

3. 編譯并運行Fortran程序

   使用gfortran編譯器編譯Fortran代碼，并鏈接共享庫。

   gfortran -o main main.f90 -L. -lexample
   LD_LIBRARY_PATH=. ./main
   

通過以上兩種方法，你可以在Ubuntu上實現Fortran和C之間的交互。選擇哪種方法取決于你的具體需求和偏好。