Fortran代码高效重用的一种方法

1概述

最初的工业界计算机应用,主要在于科学计算。从20世纪50年代开始,工程师们也特别喜爱这种语法简单、查错容易、运行效率高的开发语言,他们使用For⁃tran语言开发了大量的函数库和应用程序。这些资源可靠而高效,值得直接使用。

时代在进步,今天的软件已基本转变为交互式的。如何快速开发科学计算型的程序,是软件工程师和专业技术领域工程师必须共同面对的问题:领域工程师习惯自己熟悉的Fortran语言,并且积累了大量成熟的代码,同时要对这些代码进行长期的维护;软件工程师需要面临网络计算、交互,一般会选择Java、C/C++这样的现代开发语言实现程序的框架。

利用混合编程思路,解决了企业充分利用已有代码快速开发新应用提供了一种方法。

2实现C/C++对Fortran已有代码资源的调用要实现C/C++、Fortran语言间的混合编程,需要了解两种语言间的编译约定、参数传递方法和存储原理。

2.1简单混合编程

为了兼顾Fortran语言的特点,C语言使用简单的变量类型:整数、浮点数、双精度、字符串。在这样的情况下,实现C调用Fortran函数,变得非常简单(例1)。程序员只需要关注值传递的C语言函数调用方式。

例1C/C++简单调用Fortran程序

main.c

#include

#include

#include“sub.h”int main(int argc,char**argv)

{

int number=-1234;

float decimal=12345.6789;

double decimal_l=1.e40;

char a[16];

strcpy(a,“0123456789112345”);

printf("c i%d\n",number);

printf("c f%f\n",decimal);

printf("c d%lf\n",decimal_l);

printf("c c%s\n\n",a);

fort_(&number,&decimal,&decimal_l,a); }

sub.h

void fort_(int*,float*,double*,char*); fort.f

subroutine fort(nm,rl,dbl,c) character*16c

double precision dbl

integer nm

real rl

print*,“f I”,nm

print*,“f r”,rl

print*,“f d”,dbl

print*,“f c”,c

return

end

编译命令

$gcc main.c fort.f–lgfortran

运行结果,如图1所示。

Fortran代码高效重用的一种方法

贾继军，王昌宏，刘社平

（中国石油集团东方地球物理公司物探技术研究中心，河北涿州072750）

摘要:利用已有的软件资源，在不影响可维护性的前提下，快速开发出交互程序，是一个摆在工程

师和软件人员之间的现实问题。提出了Fortran代码高效重用的方法，兼顾了现代软件开发语言和传统

代码，值得借鉴。

关键词:混合编程；格式转换

基金项目：国家重大专项《新一代地球物理油气勘探

软件系统》(编号2017ZX05018001)。

收稿日期：2018-11-10

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2019.02

2019.02

可以看出,整数和字符串没有任何问题,但单精度浮点数和双精度浮点数,有存储误差存在。

在编写代码时,注意区分代码中函数名称的大小写;Fortran 语言不区分字母大小写,编译系统一般约定是小写字母,并且在名字后面加一个下划线“_”。2.2复杂参数传递

C/C++语言具有数据类型的可扩展性,Fortran 90之

后,也有一定的自定义数据类型,但对已有代码的利用帮助不大。

C 语言的struct 可以把一组的简单数据组合在一起,

作为一种扩展数据,传递到被调用函数中,而Fortran77不具备这种能力。C 语言的struct 数据在内存里面是连续存储的(Fortran 的数组也是一个连续内存块),C 语言还支持数据地址类型强制转换,这就为将C 语言的数据传递到Fortran 代码供了前提条件。

例2通过结构传递参数

test.c

#include #include #include "sub.h"

int main(int argc,char**argv){

struct {int n;float dec;double rl;char a[16];}mix;

mix.n =190;mix.dec=-12.3;mix.rl =123456.789;

strcpy(mix.a,"0123456789112345");printf("c i %d\n",mix.n);printf("c f %f\n",mix.dec);printf("c d %lf\n",mix.rl);printf("c c %s\n",mix.a);

int n =32;

fort_((float *)&mix,&n);fortd_((double *)&mix,&n);

}

sub.h

void fort_(float *,int *);void fortd_(double *,int *);void fortc_(char *,int *);fort.f

CCCC 用4字节作为单元传递数据

subroutine fort(d,n)real d(*)integer in real ff(4)

double precision df character*16cchar

equivalence(in,ff,df,cchar)call int(in,d(1))ff(1)=d(1)print *,"f i ",in print *,"f f ",d(2)ff(1)=d(3)ff(2)=d(4)

print *,"f d ",df ff(1)=d(5)ff(2)=d(6)ff(3)=d(7)ff(4)=d(8)

print *,"f c ",cchar return end

CCCCC 用8字节传递参数

subroutine fortd(d,n)double precision d(*)integer in real ff

double precision df character*16cc

equivalence(in,ff,df,cc)df =d(1)

print *,"df i ",in print *,"df f ",ff df =d(2)

print *,"df d ",df df =d(3)

print *,"df c ",cc

return

图1

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