從Julia調用Fortran函數，返回一個數組：未知函數，segfault？

Question

我想從Julia的Fortran庫中調用函數。在這種情況下，我有一個函數eye，它接受一個整數，並返回一個整數的二維數組。

的Fortran語言模塊被編譯成使用

$ gfortran -shared -fPIC -o matrix_routines.so matrix_routines.f90 

，然後我試圖從交互朱莉婭解釋這樣的（名字來自nm獲得）稱之爲共享庫：

julia> n=5 
5 

julia> ccall((:__matrix_routines_MOD_eye, "/path/to/library/matrix_routines.so"), Array{Int64,2} , (Ptr{Int64},), &n) 

然而，這立即導致Julia在我身上拋出段錯誤：

signal (11): Segmentation fault 
__matrix_routines_MOD_eye at /path/to/library/matrix_routines.so (unknown line) 
anonymous at no file:0 
unknown function (ip: -1137818532) 
jl_f_top_eval at /usr/bin/../lib/julia/libjulia.so (unknown line) 
eval_user_input at REPL.jl:53 
jlcall_eval_user_input_19998 at (unknown line) 
jl_apply_generic at /usr/bin/../lib/julia/libjulia.so (unknown line) 
anonymous at task.jl:95 
jl_handle_stack_switch at /usr/bin/../lib/julia/libjulia.so (unknown line) 
julia_trampoline at /usr/bin/../lib/julia/libjulia.so (unknown line) 
unknown function (ip: 4199613) 
__libc_start_main at /usr/bin/../lib/libc.so.6 (unknown line) 
unknown function (ip: 4199667) 
unknown function (ip: 0) 
zsh: segmentation fault (core dumped) julia 

我是以錯誤的方式調用函數嗎？什麼是函數的正確名稱？ （它看起來不只是eye，因爲這也行不通。）

作爲一個額外的問題：朱莉婭做的任何事情與記憶方向的結果數組？ Fortran和Julia都是列專業的，但我想知道是否由於ccall（）Julia可能認爲它應該轉移它們？

module matrix_routines 
    implicit none 

    private 

    public :: eye 

    contains 

     pure function eye(n,offset) result(um) !{{{ 
      integer, intent(in) :: n 
      integer, intent(in), optional :: offset 

      integer, dimension(n,n) :: um 

      integer :: i, l, u, os 

      um = 0 

      l = 1 
      u = n 
      os = 0 

      if (present(offset)) then 
       os = offset 
      end if 

      if (abs(os) < n) then 
       if (os > 0) then 
        u = n - os 
       else if (os < 0) then 
        l = 1 - os 
       end if 

       do i=l, u 
        um(i, i+os) = 1 
       end do 
      end if 

     end function eye !}}} 
end module matrix_routines 

Answer 1

有一些問題與您的方法。將數組直接返回給julia是有問題的，因爲除非滿足特定的條件，否則Fortran數組不能與C進行互操作。當你的陣列可互操作（添加bind(C)到你的過程，並給出數組一個C型）編譯器（gfortran）會抱怨：

Error: Return type of BIND(C) function 'um' at (1) cannot be an array 

爲了解決這個問題，我們可以通過虛擬的參數返回數組。您需要將此參數設置爲intent(inout)參數，並在julia中構建數組以避免在Fortran中創建數組時遇到任何內存/範圍問題。

其次，可選參數是有問題的，並跳過Julia文檔，我不確定它甚至被支持。請注意，即使Fortran沒有明確的接口，也可以使用可選參數來調用Fortran，因爲Julia不會與.mod文件進行交互，並且似乎期望C的處理方式，但它可能不起作用（以及Fortran 2008 15.3.7 p2.6似乎表示不支持）。儘管有解決方法 - 您可以使用不同數量的參數創建多個Fortran過程，然後使用它們的可選參數調用過程。

首先，考慮這個Fortran的模塊，從而拉開了與你的榜樣，但削減到只有什麼是必要證明的互操作：

module matrix_routines 
    implicit none 

    private 
    public :: eye 

contains 

    pure subroutine eye(n,um) bind(C,name="eye") !{{{ 
    use, intrinsic :: iso_c_binding, only: c_int 
    implicit none 
    integer(c_int), intent(in) :: n 
    integer(c_int), intent(inout), dimension(n,n) :: um 

    integer :: i, j 

    do j=1,n 
     do i=1,n 
      um(i,j) = i+j 
     end do 
    end do 

    end subroutine eye !}}} 
end module matrix_routines 

請注意，我已經搬到um到作爲一個inout啞參並且因爲我們沒有返回一個值，所以程序改變爲一個子程序。我也刪除了可選參數。我還使用了C interop類型併爲該過程綁定了一個C名稱。你可以在你的問題中編譯這個。

在朱莉婭你現在可以做到以下幾點：

julia> n = 2 
2 

julia> um = zeros(Int32, n, n) 
2x2 Array{Int32,2}: 
0 0 
0 0 

julia> ccall((:eye, "matrix_routines.so"), Void, (Ptr{Int32}, Ptr{Array{Int32,2}}), &n, um) 

julia> um 
2x2 Array{Int32,2}: 
2 3 
3 4 

julia> n = 4 
4 

julia> um = zeros(Int32, n, n) 
4x4 Array{Int32,2}: 
0 0 0 0 
0 0 0 0 
0 0 0 0 
0 0 0 0 

julia> ccall((:eye, "matrix_routines.so"), Void, (Ptr{Int32}, Ptr{Array{Int32,2}}), &n, um) 

julia> um 
4x4 Array{Int32,2}: 
2 3 4 5 
3 4 5 6 
4 5 6 7 
5 6 7 8 

請注意，我們可以稱之爲剛剛:eye，因爲我們用我們的Fortran的bind(C,name="eye")Ç互操作的功能。

最後，如果我們改變DO循環在我的Fortran例子是um(i,j) = i*10+j，我們可以看到，沒有換位發生在數組中：

julia> um 
3x3 Array{Int32,2}: 
11 12 13 
21 22 23 
31 32 33 

---

您段錯誤能有特別的理由一些事情 - 數據類型不匹配，返回類型問題，可選參數問題或實際調用和變量傳遞不匹配。