CentOS中Fortran與其他語言集成方法

在CentOS系統中，將Fortran代碼與其他編程語言（如C、Python等）集成，可以通過以下幾種方法實現：

1. 使用C作為橋梁

Fortran和C之間的互操作性較好，可以通過編寫C頭文件和包裝函數來實現集成。

步驟：

1. 編寫Fortran代碼并生成共享庫：

   ! example.f90
   module example_mod
       implicit none
       contains
       subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
           real, intent(in) :: a, b
           real, intent(out) :: c
           c = a + b
       end subroutine add
   end module example_mod
   

   編譯生成共享庫：

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

2. 編寫C頭文件：

   // example.h
   #ifndef EXAMPLE_H
   #define EXAMPLE_H
   
   #ifdef __cplusplus
   extern "C" {
   #endif
   
   void add_(float *a, float *b, float *c);
   
   #ifdef __cplusplus
   }
   #endif
   
   #endif // EXAMPLE_H
   

3. 在C代碼中調用Fortran函數：

   // main.c
   #include <stdio.h>
   #include "example.h"
   
   int main() {
       float a = 1.0, b = 2.0, c;
       add_(&a, &b, &c);
       printf("Result: %f\n", c);
       return 0;
   }
   

   編譯并鏈接：

   gcc -o main main.c -L. -lexample
   

4. 運行程序：

   LD_LIBRARY_PATH=. ./main
   

2. 使用Python的ctypes庫

Python可以通過ctypes庫調用C函數，從而間接調用Fortran函數。

步驟：

1. 按照上述方法生成共享庫和頭文件。

2. 編寫Python代碼：

   import ctypes
   
   # 加載共享庫
   lib = ctypes.CDLL('./libexample.so')
   
   # 定義函數原型
   lib.add_.argtypes = [ctypes.c_float, ctypes.c_float, ctypes.c_float]
   lib.add_.restype = None
   
   # 調用函數
   a = ctypes.c_float(1.0)
   b = ctypes.c_float(2.0)
   c = ctypes.c_float()
   lib.add_(a, b, ctypes.byref(c))
   print(f"Result: {c.value}")
   

3. 使用Python的f2py

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

步驟：

1. 編寫Fortran代碼并生成共享庫：

   ! example.f90
   subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
       real, intent(in) :: a, b
       real, intent(out) :: c
       c = a + b
   end subroutine add
   

   編譯生成共享庫：

   f2py -c -m example example.f90
   

2. 在Python中使用生成的模塊：

   import example
   
   a = 1.0
   b = 2.0
   c = example.add(a, b)
   print(f"Result: {c}")
   

4. 使用其他語言的綁定庫

一些高級語言（如Julia、R等）提供了直接調用Fortran代碼的庫或工具。

Julia示例：

using Libdl

# 加載共享庫
lib = Libdl.dlopen("./libexample.so")

# 定義函數原型
add = Libdl.dlsym(lib, :add_)

# 調用函數
a = 1.0
b = 2.0
c = Float32(0)
ccall(add, Cvoid, (Cfloat, Cfloat, Ptr{Cfloat}), a, b, c)
println("Result: $c")

通過這些方法，你可以在CentOS系統中實現Fortran與其他編程語言的集成。選擇哪種方法取決于你的具體需求和偏好。