Интерфейс Fortran для вызова функции C, которая возвращает указатель

Question

У меня есть функция C,

double* foofunc() 
{
  /* Function Body */
}

Я не знаю, как объявить интерфейс в Fortran для вызова этой C функции.

Также, если предполагается, что указатель указывает на GPU device memory, как я могу определить это в интерфейсе Fortran? Нужно ли использовать DEVICE атрибут.

Пожалуйста, используйте функции, поддерживаемые Fortran до 2003 года.

Есть предложения?

Answer 1

Поскольку у вас есть Fortran 2003, простой способ сопряжения с Fortran и C - это использование привязки ISO C. (Большинство компиляторов Fortran 95 теперь поддерживают привязку ISO C, даже если они не являются полными компиляторами Fortran 2003.) Это намного, намного лучше, чем сложные методы, предложенные в предыдущем ответе, которые были необходимы в более раннюю эпоху - является частью языка и, следовательно, переносимым, и не зависит от компилятора и платформы. Но версия на Фортране 2003 никогда не охватывает возможности. (Следующий Fortran добавит дополнительные случаи взаимодействия с C.) Вы можете легко передать аргумент, который является указателем C - просто пропустите атрибут «value» в объявлении Fortran. Указатель на указатель нуждается в C_PTR. Я не знаю насчет указателя как функции возврата ... Мне придется экспериментировать, когда у меня будет время. Если вам нужно, создайте тривиальную подпрограмму на языке C, которая преобразует указатель функции, возвращаемый в аргумент, - это легко.

Re указатель на память устройства GPU - если у вашего компилятора нет нестандартной функции, у него не будет "DEVICE". Возможно, «изменчивый» поможет? Создать соответствующий пользовательский тип ...

В руководстве по gfortran есть примеры в разделе «Взаимодействие с C». Поскольку это часть языка, эта документация должна помочь, даже если вы не используете gfortran.

Answer 2

Как сказал М. С. Б., использование возможностей взаимодействия с Fortran 2003 C. проще всего.
Просто объявите результат функции как type(c_ptr) и преобразуйте его в указатель fortran, вызвав c_f_pointer.

Следующий простой пример работает при компиляции с:
gfortran foo.f03 foofunc.c -o foo.exe
(версия gfortran 4.5.0)

Содержимое foo.f03:

program foo
  use, intrinsic :: iso_c_binding, only : c_ptr,        &
                                          c_f_pointer,  &
                                          c_double
  implicit none
  type(c_ptr) :: c_p
  real(c_double), pointer :: f_p

  interface
    function foofunc() bind(c)
      import :: c_ptr
      implicit none
      type(c_ptr) :: foofunc
    end function foofunc
  end interface

  c_p = foofunc()
  call c_f_pointer(c_p, f_p)
  print *, f_p
end program foo

Содержимое foofunc.c:

double bar = 2;

double *foofunc()
{
  return &bar;
}

Я не знаю, насколько хорошо он будет работать с указателем на память устройства GPU. Никогда с этим не сталкивался.

Answer 3

Ваш ответ такой же, как и в пункте № 1 моего ответа (1. Некоторые компиляторы на Фортране ...).Однако вы упомянули, что «Но версия Fortran 2003 не охватывает все возможности». Это практический момент .

Программисты часто достигают цели;В любом случае, проблема может возникнуть, даже если последняя версия компилятора или коннектора недоступна.Я дал проверенные альтернативы.Существует одна альтернатива для школьников, а другая - для проблем «в реальном времени».Это может занять больше времени, но что делать, пока вы не получите версию Fortran, которая отлично взаимодействует с другим языком.

Если ваши существующие отлаженные программы на Fortran и C вместе имеют длину 30000 строк, то используйте новую версиюКомпилятор в клиентской системе 2000 может разоблачить множество других проблем.Люди потеряли больше времени с такими проблемами, чем потратили несколько лишних человеко-дней на то, чтобы самостоятельно написать некоторые соединители, используя общедоступные ресурсы в существующих компиляторах и ОС.Мы внедряем новый компилятор после нового тестирования всех компонентов наших приложений.Золотое правило гласит: «Работать с существующим компилятором с его известными ошибками легче, чем с его последней версией, имеющей неизвестные ошибки».Правило применимо только для больших практических задач.

Answer 4

Вы хотите вызвать функцию C из программы Fortran. Есть много способов.

Одним из способов является перевод рутины С на фортран. Если ваша C-программа длинна, сложна и хорошо протестирована, то это может быть нелегким вариантом для вас. Другой способ - преобразовать фортран в C. Возможно, у вас схожие проблемы.

Если вы не можете обойти проблему, как указано выше, вам придется столкнуться с проблемой, как показано ниже.

На языке программирования это называется смешанным языком программирования.

Я не знаю, какую версию какого языка и OS U используете. Поэтому вместо того, чтобы дать готовое решение, я дам вам четыре альтернативных подхода ниже. Я использовал все в реализованных приложениях. Первые два предназначены для тех, кому повезло с мощной ОС (сейчас это редкий товар). Программа работает быстро и подходит для тяжелых работ в режиме реального времени. Последние два предназначены для любой ОС, но программа работает медленно, особенно если процедура C вызывается часто. Вы также должны сделать немного больше работы по программированию во всех подходах. Также помните, что ваша функция C возвращает указатель в каждой из альтернатив.

1. Некоторые компиляторы фортрана (не все) позволяют вызывать нефортранскую функцию. Это требует соответствующих средств в ОС, где работают и fortran, и C. В таких случаях идентичное управление стека используется во время вызова процедуры. Прочтите руководство для программистов на обоих языках и код соответствующим образом.

2. Если это невозможно, вы можете обмануть ОС, чтобы сделать это, но вам нужна промежуточная функция, написанная на Ассемблере. Вы вызываете подпрограмму ассемблера из fortran, а затем вызываете подпрограмму C из ассемблера и возвращаетесь в обратном порядке. Вам необходимо знать детали управления стеками всех трех компонентов, таких как Fortran, Assembler и C, и написать код для перевода стека fortran в C-стек. Это будет в рутине ассемблера.

При обоих вышеперечисленных подходах вы должны знать, как работает ваш компоновщик (или Binder), и вам, возможно, придется выполнять там некоторую дополнительную работу. В любом случае это будет тот же файл .exe, поэтому ваша программа будет работать быстро. В таких ОС любые языки, странные друг для друга, могут быть смешаны. Даже DLL могут быть использованы. Сложность возникает только в том случае, если библиотека времени выполнения использует функцию fortran, имеющую то же имя, что и функция C, но выполняющая разные задания. ОС, поддерживающая смешанное языковое программирование, обычно дает вам некоторые инструменты для предотвращения этого.

1. Если вышеупомянутые альтернативы неосуществимы, то сделайте обе программы на Fortran и C как отдельные .exe и запустите обе как два параллельных процесса. (обратите внимание, что они могут находиться на одном компьютере или на разных компьютерах под разными ОС даже!). Теперь всякий раз, когда вам нужно вызвать C из Фортрана, передайте все параметры и данные через любой доступный вам механизм межпроцессного взаимодействия, например, канал, сокет или что-то еще. Программа на C может возвращать данные по аналогичному механизму. Обязательно добавьте соответствующий код для обработки передачи параметров через межпроцессное взаимодействие. Синхронизация двух процессов и отличение старых данных от последних данных также ваша работа. Управление стеками не требуется.

2. Это для тех, кто не любит стек, синхронизацию, компоновщик или все, что требует интеллекта. Программы будут работать медленнее, если программа C будет вызываться часто. Неудобно, если программу на C нужно вызывать только один раз, то это тоже самое разумное решение! Вывод данных из фортрановой программы на диск (плоский файл или база данных). Затем вызовите программу на C для чтения из того же файла и возврата данных в фортран таким же образом. Будьте внимательны при закрытии файла перед сменой языка. Обрабатывать все ошибки в файлах вызовов ввода-вывода. В противном случае вы терпите крах.