我有一个类似
的fortran链表type :: node
type(node), pointer :: next => null()
integer :: value
end type node
我希望使用Cpython与此进行交互。我使用f2py程序创建了共享对象,使用了很多python的子程序。但是,f2py不能与派生类型一起使用。
我的问题是,是否可以使用cpython访问Fortran中的链接列表。我认为我需要遵循fortran来c到cpython路线。但是,我已经读过,因为fortran派生类型可与c互操作“每个组件必须具有可互操作的类型和类型参数,不能是指针,并且不能是可分配的。”同样,帖子c-fortran interoperability - derived types with pointers似乎证实了这一点。
我想知道是否有人知道是否绝对无法从cpython访问fortran中的链表。如果有可能,即使是间接或以一种全面的方式,我会很高兴听到更多。
谢谢你, 马克答案 0 :(得分:1)
正如BálintAradi在评论中已经提到的那样,该节点在当前形式下不能与C互操作。为此你需要将fortran指针改为C指针,但这使得在fortran中使用它非常痛苦。我能想到的最优雅的解决方案是将C互操作类型置于fortran类型中并保存C和fortran指针的单独版本。
下面显示了实现,其中我还定义了在fortran中使用的便捷函数来分配,释放和初始化节点。
module node_mod
use, intrinsic :: iso_c_binding
implicit none
! the C interoperable type
type, bind(c) :: cnode
type(c_ptr) :: self = c_null_ptr
type(c_ptr) :: next = c_null_ptr
integer(c_int) :: value
end type cnode
! the type used for work in fortran
type :: fnode
type(cnode) :: c
type(fnode), pointer :: next => null()
end type fnode
contains
recursive function allocate_nodes(n, v) result(node)
integer, intent(in) :: n
integer, optional, intent(in) :: v
type(fnode), pointer :: node
integer :: val
allocate(node)
if (present(v)) then
val = v
else
val = 1
end if
node%c%value = val
if (n > 1) then
node%next => allocate_nodes(n-1, val+1)
end if
end function allocate_nodes
recursive subroutine deallocate_nodes(node)
type(fnode), pointer, intent(inout) :: node
if (associated(node%next)) then
call deallocate_nodes(node%next)
end if
deallocate(node)
end subroutine deallocate_nodes
end module node_mod
正如您所看到的,访问“value”元素需要额外的“%c”,这有点令人讨厌。要使用python中先前定义的例程来检索链表,必须定义C互操作包装器并且必须链接C指针。
module node_mod_cinter
use, intrinsic :: iso_c_binding
use, non_intrinsic :: node_mod
implicit none
contains
recursive subroutine set_cptr(node)
type(fnode), pointer, intent(in) :: node
node%c%self = c_loc(node)
if (associated(node%next)) then
node%c%next = c_loc(node%next%c)
call set_cptr(node%next)
end if
end subroutine set_cptr
function allocate_nodes_citer(n) bind(c, name="allocate_nodes") result(cptr)
integer(c_int), value, intent(in) :: n
type(c_ptr) :: cptr
type(fnode), pointer :: node
node => allocate_nodes(n)
call set_cptr(node)
cptr = c_loc(node%c)
end function allocate_nodes_citer
subroutine deallocate_nodes_citer(cptr) bind(c, name="deallocate_nodes")
type(c_ptr), value, intent(in) :: cptr
type(cnode), pointer :: subnode
type(fnode), pointer :: node
call c_f_pointer(cptr, subnode)
call c_f_pointer(subnode%self, node)
call deallocate_nodes(node)
end subroutine deallocate_nodes_citer
end module node_mod_cinter
“* _nodes_citer”例程简单地处理不同的指针类型,而set_cptr子例程根据fortran指针链接C可互操作类型内的C指针。我添加了节点%c%self元素,以便可以恢复fortran指针并用于正确的释放,但是如果你不太关心它,那么它不是严格需要的。
此代码需要编译为共享库,供其他程序使用。我在我的linux机箱上使用了以下命令和gfortran。
gfortran -fPIC -shared -o libnode.so node.f90
最后,python代码分配10个节点的列表,打印出每个节点的节点%c%值,然后再次释放所有内容。此外,还显示了fortran和C节点的内存位置。
#!/usr/bin/env python
import ctypes
from ctypes import POINTER, c_int, c_void_p
class Node(ctypes.Structure):
pass
Node._fields_ = (
("self", c_void_p),
("next", POINTER(Node)),
("value", c_int),
)
def define_function(res, args, paramflags, name, lib):
prot = ctypes.CFUNCTYPE(res, *args)
return prot((name, lib), paramflags)
def main():
import os.path
libpath = os.path.abspath("libnode.so")
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary(libpath)
allocate_nodes = define_function(
res=POINTER(Node),
args=(
c_int,
),
paramflags=(
(1, "n"),
),
name="allocate_nodes",
lib=lib,
)
deallocate_nodes = define_function(
res=None,
args=(
POINTER(Node),
),
paramflags=(
(1, "cptr"),
),
name="deallocate_nodes",
lib=lib,
)
node_ptr = allocate_nodes(10)
n = node_ptr[0]
print "value", "f_ptr", "c_ptr"
while True:
print n.value, n.self, ctypes.addressof(n)
if n.next:
n = n.next[0]
else:
break
deallocate_nodes(node_ptr)
if __name__ == "__main__":
main()
执行此操作会给我以下输出:
value f_ptr c_ptr
1 15356144 15356144
2 15220144 15220144
3 15320384 15320384
4 14700384 14700384
5 15661152 15661152
6 15661200 15661200
7 15661248 15661248
8 14886672 14886672
9 14886720 14886720
10 14886768 14886768
有趣的是,两个节点类型都从相同的内存位置开始,因此并不真正需要节点%c%self,但这只是因为我对类型定义非常谨慎,这真的不应该被依赖。
你有它。即使不必处理链表也很麻烦,但是ctypes比f2py强大得多。希望从中得到一些好处。