Question

我有一个复杂的C ++对象，我想在我的Fortran代码中使用它。通常，从Fortran调用C ++代码没有问题（例如，只需要提供一个带有C链接的合适接口）。

但是我的问题是我希望我对C ++的Fortran调用能够操作我称之为持久对象的东西：由第一个init函数创建的C ++对象，并由其他C ++函数操作。

更具体地说，假设我有以下C ++代码

struct A {
    public:
      void do() { // do something on complicated stuff
    private:
      ... // complicated stuff
};

extern "C" {
    void* init_A() {
         A* a = new A();
         return reinterpret_cast<void*>(a);
    }

    void doSth(void* ptr_to_A) {
         A* a = reinterpret_cast<A*>(ptr_to_A);
         a.do();
    }

    void teardown_A(void* ptr_to_A) {
         A* a = reinterpret_cast<A*>(ptr_to_A);
         delete a;
    }
}

以下的fortran代码（假设它是main（））：

USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
INTERFACE
    TYPE(C_PTR) FUNCTION init_A() BIND(C, NAME='init_A')
        USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
        IMPLICIT NONE
    END FUNCTION init_A

    SUBROUTINE doSth(ptr_to_A) BIND(C, NAME='doSth')
        USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
        IMPLICIT NONE
        TYPE(C_PTR), INTENT(IN), VALUE :: ptr_to_A
    END SUBROUTINE doSth

    SUBROUTINE teardown_A(ptr_to_A) BIND(C, NAME='teardown_A')
        USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
        IMPLICIT NONE
        TYPE(C_PTR), INTENT(IN), VALUE  :: ptr_to_A
    END SUBROUTINE teardown_A
END INTERFACE

现在在我的真实代码中，这会编译，链接，有时可以工作，但有时不会：似乎在init_A（）中分配的内存不能保证Fortran代码保持不变。

我无法在互联网上找到任何相关内容：

您知道是否有任何标准机制来确保init_A_（）分配的内存保持不变并仍由fortran代码分配？
你知道其他任何适合我问题的机制吗？

此外，有人可以解释为什么内存管理不正确吗？到现在为止，我想到了

Fortran会向操作系统询问内存，C ++，
操作系统给予Fortan和C ++的内存段是无关的，并且保证不重叠，
如果询问新内存，操作系统不会让Fortran使用C ++内存，直到C ++释放它
通过调用teardown_A（）或程序（即Fortran main）终止来释放C ++内存

编辑：我使用IanH的答案更新了我的代码，但这仍然无效（段错误，从Fortran调用doSth（）时释放部分内存

我发布的原始代码如下（对于引用它的评论）

struct A {
    public:
      void do() { // do something on complicated stuff
    private:
      ... // complicated stuff
};

extern "C" {
    void init_A_(long* ptr_to_A) { // ptr_to_A is an output parameter
         A* a = new A();
         *ptr_to_A = reinterpret_cast<long>(a);
    }

    void doSth_(long* ptr_to_A) {
         A* a = reinterpret_cast<A*>(*ptr_to_A);
         a.do();
    }

    void teardown_A_(long* ptr_to_A) {
         A* a = reinterpret_cast<A*>(*ptr_to_A);
         delete a;
    }
}

Fortran代码：

integer :: ptr_to_A

call init_A(ptr_to_A)

do i=1,10000
    call doSth(ptr_to_A)
enddo

call teardown_A(ptr_to_A)

Answer 1

Fortran 2003在Fortran语言中引入了C互操作性。这种语言特性使编写Fortran和C（以及C ++）源代码变得更加容易，这些源代码可以以可移植的方式一起工作。除非出于其他原因阻止您使用此级别的语言，否则您应该非常使用此功能。

指针间接存在问题 - 指向C ++对象的指针是存储在long中还是指向long指针（doSth_和teardown_A_中的转换操作数应该在它们之前有*）。它取决于您使用的C ++和Fortran编译器，但您可能在C long，C指针和Fortran默认类型整数之间存在大小不匹配。

一个修改过的示例，显示了使用下面的Fortran 2003 C互操作性功能的方法。

// C++
struct A {
    public:
      void do_something()
      {
         // ...
      }
    private:
      // ...
};

// Note no need for trailing underscore.
extern "C" {
    // Note pointer to pointer to void.
    void init_A(void** ptr_ptr_to_A) {
         A* a = new A;
         *ptr_ptr_to_A = reinterpret_cast<void*>(a);
    }

    void doSth(void* ptr_to_A) {
         A* a = reinterpret_cast<A*>(ptr_to_A);
         a->do_something();
    }

    void teardown_A(void* ptr_to_A) {
         A* a = reinterpret_cast<A*>(ptr_to_A);
         delete a;
    }
}


! Fortran 2003
  USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
  IMPLICIT NONE
  INTERFACE
    SUBROUTINE init_A(ptr_to_A) BIND(C, NAME='init_A')
      USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
      IMPLICIT NONE
      ! This argument is a pointer passed by reference.
      TYPE(C_PTR), INTENT(OUT) :: ptr_to_A
    END SUBROUTINE init_A
    SUBROUTINE doSth(ptr_to_A) BIND(C, NAME='doSth')
      USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
      IMPLICIT NONE
      ! This argument is a pointer passed by value.
      TYPE(C_PTR), INTENT(IN), VALUE :: ptr_to_A
    END SUBROUTINE doSth
    SUBROUTINE teardown_A(ptr_to_A) BIND(C, NAME='teardown_A')
      USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
      IMPLICIT NONE
      ! This argument is a pointer passed by value.
      TYPE(C_PTR), INTENT(IN), VALUE :: ptr_to_A
    END SUBROUTINE teardown_A
  END INTERFACE
  TYPE(C_PTR) :: ptr_to_A
  INTEGER :: i
  !****
  CALL init_A(ptr_to_A)
  DO i = 1, 100
    CALL doSth(ptr_to_A)
  END DO
  CALL teardown_A(ptr_to_A)
END

使用Fortran的内存数据调用C代码

1 个答案: