從Cython訪問Fortran常用變量

Question

我的問題幾乎與this one相同。但是，我正在尋找一種使用Cython而不是ctypes的解決方案。

我正在包裝一些遺留的F77代碼，以便在Python中使用。我已經使用模塊和iso_c_bindings編寫了子例程的包裝器，然後我可以使用Cython。這適用於調用子例程，將數據作爲參數傳遞等。但是，現在我想直接從Cython訪問庫中的公共塊數據。

所以我的問題是兩個部分：

A）我可以用用Cython訪問公共數據塊直接在上面的例子的ctypes？我怎麼樣？我收集我應該使用cdef extern引用公共塊作爲結構，但我不知道如何指向庫數據。

B）通過在包裝模塊中編寫setter/getter函數，我會更好嗎，而不是犧牲性能？這在上面引用的ctypes問題的答覆中被提出。

Answer 1

A）這種方法試驗&錯誤後，似乎下面的代碼工作與python3.5/gfortran4.8/cython0.25在Linux x86_64的，所以你可以試試看它是否有效......？

fort.f90：

module mymod 
    use iso_c_binding 
    implicit none 
contains 

subroutine fortsub() bind(c) 
    double precision x(2) 
    real    y(3) 
    real    z(4) 
    integer   n(5) 
    common /mycom/ x, y, z, n 

    data z/100.0, 200.0, 300.0, 400.0/!! initialize only z(:) (for check) 

    print *, "(fort) x(:) = ", x(:) 
    print *, "(fort) y(:) = ", y(:) 
    print *, "(fort) z(:) = ", z(:) 
    print *, "(fort) n(:) = ", n(:) 
end subroutine 

end module 

fort.h：

extern void fortsub(void); /* or fortsub_() if bind(c) is not used */ 

extern struct Mycom { 
    double x[ 2 ]; 
    float y[ 3 ]; 
    float z[ 4 ]; 
    int n[ 5 ]; 
} mycom_; 

test.pyx：

cdef extern from "fort.h": 
    void fortsub() 

    struct Mycom: 
     double x[ 2 ] 
     float y[ 3 ] 
     int n[ 5 ] 

    Mycom mycom_; 

def go(): 

    mycom_.x[:] = [ 1.0, 2.0 ] 
    mycom_.y[:] = [ 11.0, 12.0, 13.0 ] 
    mycom_.n[:] = [ 1, 2, 3, 4, 5 ] 

    fortsub() 

setup.py：

from distutils.core import setup 
from distutils.extension import Extension 
from Cython.Distutils import build_ext 
from os import system 

system('gfortran -c fort.f90 -o fort.o -fPIC') 

ext_modules = [Extension('test', ['test.pyx'], 
          extra_compile_args = ['-fPIC'], 
          extra_link_args = ['fort.o', '-lgfortran'])] 

setup(name = 'test', 
     cmdclass = {'build_ext': build_ext}, 
     ext_modules = ext_modules) 

編譯：

$ python setup.py build_ext --inplace 

測試：

$ python 
>>> import test 
>>> test.go() 
(fort) x(:) = 1.0000000000000000  2.0000000000000000  
(fort) y(:) = 11.0000000  12.0000000  13.0000000  
(fort) z(:) = 100.000000  200.000000  300.000000  400.000000  
(fort) n(:) =   1   2   3   4   5 

在這裏，請注意，我並沒有包括在z到test.pyx檢查我們是否可以在公共塊聲明唯一入選的變量。此外，有些編譯器選項可能需要使C和Fortran之間的公共變量對齊一致（this YoLinux page可能有用）。

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B）我想這將取決於由Fortran程序peformed計算量...如果例程重（至少需要幾分鐘），在吸氣複製操作/ setter方法可能沒有問題。另一方面，如果程序快速完成而被稱爲大量次數，則開銷可能不可忽略...

爲了提高效率，將指針變量從Cython傳遞到Fortran可能很有用，get所選的common變量的地址由c_loc()以某種方式被選中，並通過Cython端的指針直接訪問它們（雖然不能確定它是否工作......）但是如果沒有內存對齊的問題（對於使用的編譯器），它可能比以上更直接地使用結構。

Answer 2

既然你已經熟悉了模塊化編程，我建議你把common塊的模塊中，並導入變量時需要訪問：

module common_block_mod 
    common /myCommonBlock/ var, var2, var3 
    save ! This is not necessary in Fortran 2008+ 
end module common_block_mod 

現在，您可以導入變量是必需的訪問時， 。

subroutine foo() 
    use common_block_mod 
    !.. do stuff 
end subroutine foo 

你可以閱讀更多關於http://iprc.soest.hawaii.edu/users/furue/improve-fortran.html