1 前言
网上关于Python调用Fortran程序的方法通常分为三种：1）基于f2py；2）生成动态链接库；3）生成可执行文件。
其中第1种方法在涉及到“祖传”代码时，通常会出现各种报错；第3种方法在进行数据传递时基本只能通过操作文件的方式，很不方便。
由于涉及Fortran程序时，一般都逃不开“祖传”代码，因此本文将介绍最为稳定可靠的第2种方法。
2 方法详情
2.1 示例代码
- 新建
test01.f90文件，创建子例程sub_test01以及函数func_test01，详细内容如下
subroutine sub_test01(x,y,z) bind(C,name="sub_test01")
use iso_c_binding
real(c_double), intent(in), value :: x,y
real(c_double), intent(out) :: z(2)
z(1) = x + x
z(2) = y*y
end subroutine sub_test01
function func_test01(x,y) result(z) bind(c,name="func_test01")
use iso_c_binding
real(c_double), intent(in), value :: x,y
real(c_double) :: z
z = x + y
end function func_test01
bind：用于声明外部调用时子例程/函数名称iso_c_binding：Fortran自带的模组，必须引用intent：声明变量属性，输入为in，输出为out，即是输入也是输出为inoutc_double：变量类型，real对应c_double，integer对应c_intvalue：输入变量为单个值时，需添加此标记
2.2 生成动态链接库
- 与正常编译相比增加
-shared，生成后缀为.so的文件，如下
gfortran -shared test01.f90 -o test01.so如果此步骤报错
recompile with -fPIC，则在-shared后加上-fPIC。
2.3 使用Python调用
- 调用
sub_test01子例程，需要引用ctypes和numpy，示例代码如下
import ctypes as ct
import numpy as np
# 加载动态链接库
fortlib = ct.CDLL('test01.so')
# 引用sub_test01子例程
f_sub = fortlib.sub_test01
# 声明变量类型
f_sub.argtypes = [ct.c_double, ct.c_double, ct.POINTER(ct.c_double)]
# 输入变量赋值
x = ct.c_double(3)
y = ct.c_double(4)
# 输出变量初始化
z = np.ones(2)
z_p = z.ctypes.data_as(ct.POINTER(ct.c_double))
# 调用sub_test01子例程
f_sub(x,y,z_p)
print(z)
- 使用
ctypes.CDLL(<so name>)加载动态链接库，其中<so name>为上一节生成的动态链接库名称- 子例程的引用名称为上一节
bind中name定义的名称argtypes用于声明变量类型，其中ctypes.POINTER表示指针。当变量为单个值（Fortran代码中value）时，声明为相应类型；当变量为数组（或输出变量，即intent(out)）时，声明为指针ctypes.c_double(<value>)，其中<value>为变量的值- 打印结果为
[6. 16.]
- 调用
func_test01函数，与子例程调用方式基本相同，示例代码如下
import ctypes as ct
# 加载动态链接库
fortlib = ct.CDLL('test01.so')
# 引用sub_test01子例程
f_sub = fortlib.func_test01
# 声明变量类型
f_sub.argtypes = [ct.c_double, ct.c_double]
# 声明结果类型
f_sub.restype = ct.c_double
# 输入变量赋值
x = ct.c_double(3)
y = ct.c_double(4)
# 调用sub_test01子例程
z = f_sub(x,y)
print(z)
restype声明返回值的类型- 打印结果为
7.0
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