从 python 中的共享 fortran 库调用函数

Question

我想在 Python 中调用 Fortran 共享库中的一些函数。我在网上找到了一些链接并阅读了它们，根据我发现的内容，我应该

libadd = cdll.LoadLibrary('./libbin.so') 

加载共享对象。但是，此共享对象包含来自另一个共享库的一些符号。我阅读了 cdll 的帮助，但是似乎不可能同时加载多个共享对象文件。我如何调用这个 Fortran 库中的函数（该库很可能是由英特尔 Fortran 编译器编译的）？

Answer 1

您需要知道共享对象中函数的签名。您有源代码或一些解释函数名称和参数类型的参考吗？

例如，我有这个源代码（mult.f90）：

integer function multiply(a, b)
    integer, intent(in) :: a, b
    multiply = a * b
end function multiply

..为了演示如何一次加载和使用多个共享对象，我还有（add.f90 strong>)：

integer function addtwo(a, b)
    integer, intent(in) :: a, b
    addtwo = a + b
end function addtwo

编译，检查符号：

% gfortran-4.4 -shared -fPIC -g -o mult.so mult.f90
% gfortran-4.4 -shared -fPIC -g -o add.so add.f90
% nm -ao mult.so | grep multiply
mult.so:00000000000005cc T multiply_

注意共享库中的符号名称附加了下划线。由于我有源代码，我知道签名是 multiply_(int *a, int *b)，因此很容易从 ctypes 调用该函数：

from ctypes import byref, cdll, c_int

mult = cdll.LoadLibrary('./mult.so')
add = cdll.LoadLibrary('./add.so')
a = c_int(2)
b = c_int(4)
print mult.multiply_(byref(a), byref(b))
print add.addtwo_(byref(a), byref(b))

输出：

8
6

Answer 2

我想在 @sameplebias 答案中添加一点，即可以使用 iso_c_binding 模块强制（任何）fortran 编译器生成正确的 C 签名。使用示例：

module fmesh_wrapper

use iso_c_binding, only: c_double, c_int
use fmesh, only: mesh_exp

implicit none

contains

subroutine c_mesh_exp(r_min, r_max, a, N, mesh) bind(c)
real(c_double), intent(in) :: r_min
real(c_double), intent(in) :: r_max
real(c_double), intent(in) :: a
integer(c_int), intent(in) :: N
real(c_double), intent(out) :: mesh(N)
call mesh_exp(r_min, r_max, a, N, mesh)
end subroutine

! wrap more functions here
! ...

end module

这将具有以下 C 签名：

void c_mesh_exp(double *r_min, double *r_max, double *a, int *N,
        double *mesh);

然后您可以像往常一样从 Python 调用它。这种方法的优点是它适用于所有平台（无需使用任何特殊的编译器选项）。

Answer 3

要使 f2py（来自 NumPy）正常工作，请借用@samplebias 中的 mult.f90 和 add.f90 示例。从 shell 编译 Python 可导入共享库：

f2py -c -m mult mult.f90
f2py -c -m add add.f90

现在在 Python 中使用它们：

>>> import add
>>> import mult
>>> add.addtwo(4, 5)
9
>>> mult.multiply(4, 5)
20