Fortran 数组到 C 数组。 想要愚蠢的宏观技巧

Question

我有这个“简化”的 fortran 代码，

real B(100, 200) 
real A(100,200)

... initialize B array code.

do I = 1, 100
  do J = 1, 200
    A(J,I) = B(J,I)
  end do
end do

一位编程大师警告我，fortran 按列顺序有效地访问数据，而 c 按行顺序有效地访问数据。 他建议我仔细查看代码，并准备好切换循环以保持旧程序的速度。

作为一个懒惰的程序员，我认识到所付出的努力以及我可能犯的错误，我开始想知道是否有一种 #define 技术可以让我安全、轻松地转换此代码。

你有什么建议吗？

Answer 1

在 C 中，多维数组的工作方式如下：

#define array_length(a) (sizeof(a)/sizeof((a)[0]))
float a[100][200];
a[x][y] == ((float *)a)[array_length(a[0])*x + y];

换句话说，它们实际上是平面数组，而 [][] 只是语法糖。

假设您这样做：

#define at(a, i, j) ((typeof(**(a)) *)a)[(i) + array_length((a)[0])*(j)]
float a[100][200];
float b[100][200];
for (i = 0; i < 100; i++)
    for (j = 0; j < 200; j++)
        at(a, j, i) = at(b, j, i);

您按顺序遍历内存，并假装 a 和 b 实际上是按列主顺序排列的。 a[x][y] != at(a, x, y) != a[y][x] 有点可怕，但只要你记住它是被欺骗的像这样，你会没事的。

编辑

哥们，我觉得自己很蠢。 此定义的目的是使 at(a, x, y) == at[y][x] 确实如此。 因此，比我上面建议的更简单、更容易理解的方法

#define at(a, i, j) (a)[j][i]

会更好。

Answer 2

您确定您的 FORTRAN 人员做对了吗？

您最初发布的代码片段已经按行主序访问数组（这对于 FORTRAN 来说“低效”，对于 C 来说“高效”）。

正如代码片段所示以及您的问题中提到的，获得“正确”可能很容易出错。 首先担心将 FORTRAN 代码移植到 C，而不用担心这样的细节。 当端口工作时 - 那么您可以担心将列顺序访问更改为行顺序访问（如果在端口工作后它真的很重要）。

Answer 3

我大学毕业后的第一份编程工作是修复一个从 FORTRAN 移植来的长期运行的 C 应用程序。 这些阵列比您的大得多，每次运行大约需要 27 小时。 修好后，他们运行了大约 2.5 小时……太棒了！

一些老前辈不太喜欢我。）

（好吧，确实没有分配，但我很好奇，发现他们的代码有一个大问题。尽管进行了此修复，但 在这里发现同样的问题。

real B(100, 200) 
real A(100,200)

... initialize B array code.

do I = 1, 100
  do J = 1, 200
    A(I,J) = B(I,J)
  end do
end do

您的循环（对于 FORTRAN 来说是好的）将是：

real B(100, 200) 
real A(100,200)

... initialize B array code.

do J = 1, 200
  do I = 1, 100
    A(I,J) = B(I,J)
  end do
end do

否则您将以行优先方式遍历数组，这可能非常低效。

至少我相信 FORTRAN 就是这样——已经很久了。

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看到您更新了代码...

现在，您需要交换循环控制变量，以便在行上迭代，然后在转换为 C 时在列上迭代。