Fortran程序中調(diào)用C++編寫的動態(tài)庫的問題分為兩個子問題
- Fortran調(diào)用c形式函數(shù)接口
- 為c++動態(tài)庫編寫c形式的函數(shù)接口
下面把踩坑過程進行分享
1. C++類庫編寫C形式接口
1.1 c與c++的函數(shù)符號名
c標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)名與編譯后的符號名一致（使用gcc編譯的.c文件中的函數(shù)）宣羊，但c++的函數(shù)名與編譯后的符號名不一致（g++編譯的.cpp文件中的函數(shù)）。未使c++的函數(shù)按照c標(biāo)準(zhǔn)編譯汰蜘，需要使用extern "C"關(guān)鍵字仇冯。
那么，在c++的類庫中鉴扫，若希望某些函數(shù)表現(xiàn)出于c標(biāo)準(zhǔn)相同的接口形式赞枕，那么在頭文件中應(yīng)按照下面格式書寫。經(jīng)過__cplusplus預(yù)編譯指令的包裝后坪创，該頭文件使其中聲明的函數(shù)在c炕婶，c++的編譯器中均按照c標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)形式表現(xiàn)。
// foo_and_bar.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void foo(int,);
void bar(double);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
1.2 c++的類封裝
在c中沒有class的概念莱预，為c++類庫編寫的c形式的函數(shù)接口中柠掂，不能直接使用class聲明的類，那么需要為c++類聲明的頭文件中如下編寫依沮。
// moment.h
#ifndef MOMENT_H
#define MOMENT_H
#ifdef __cplusplus
class Moment
{
private:
int jd;
double js;
public:
Moment(int jd, double jd);
int get_jd() const;
double get_js() const;
};
#else
typedef struct Moment
Moment;
#endif
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
extern void moment_new(Moment* obj, int jd, double js);
extern int moment_get_jd(const Moment* obj);
extern double moment_get_js(const Moment* obj);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
如此聲明的Moment頭文件展示出了c與c++兩種形式的特性涯贞，在c++編譯器中Moment類型的定義是完整的，既可以使用c++類操作使用Moment危喉，也可以使用與c公用的函數(shù)方法接口moment_new(),moment_get_jd(),moment_get_js()宋渔。
不過在c編譯器中，Moment僅是一個代號辜限。僅可以按照moment_new(),moment_get_jd(),moment_get_js()函數(shù)的接口形式操作皇拣。因為在c編譯器看來，Moment僅是一個代號薄嫡，因此這三個函數(shù)中關(guān)于Moment的參數(shù)必須是指針形式參數(shù)氧急。相關(guān)實現(xiàn)函數(shù)為
// moment.cpp
void moment_new(Moment* obj, int jd, double js)
{
obj= new Moment(jd, js);
}
int moment_get_jd(const Moment* obj) const
{
return obj->get_jd();
}
double moment_get_js(const Moment* obj) const
{
return obj->get_js();
}
2 Fortran調(diào)用c函數(shù)
2.1 Fortran調(diào)用函數(shù)規(guī)則
fortran編譯器，如gfortran毫深，基本相當(dāng)于c編譯器gcc的前端吩坝，經(jīng)gfortran解析后的fortran程序最終還是按照c的邏輯編譯。其中fortran的函數(shù)有一些特點：
- fortran中函數(shù)名不區(qū)分大小寫
foo哑蔫，Foo钉寝，FOO是相同函數(shù) - fortran函數(shù)名對應(yīng)的c函數(shù)名后面加下劃線，即在fortran中調(diào)用了函數(shù)
foo()闸迷，相當(dāng)于在c中調(diào)用函數(shù)foo_() - fortran函數(shù)的參數(shù)均是按指針傳遞瘩蚪，即在fortran中調(diào)用函數(shù)
foo(INTEGER*4, REAL*8)相當(dāng)于在c中調(diào)用函數(shù)foo_(int*, double*)
2.2 將c++類庫寫作Fortran可調(diào)用形式
以上述Moment類，調(diào)整其中的c部分接口函數(shù)形式
// moment.h
#ifndef MOMENT_H
#define MOMENT_H
#ifdef __cplusplus
class Moment
{
private:
int jd;
double js;
public:
Moment(int jd, double jd);
int get_jd() const;
double get_js() const;
};
#else
typedef struct Moment
Moment;
#endif
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
extern void moment_new_(Moment** obj, int* jd, double* js);
extern int moment_get_jd_(const Moment** obj);
extern double moment_get_js_(const Moment** obj);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
主要的變化是稿黍，c形式接口函數(shù)moment_new(),moment_get_jd(),moment_get_js()中所有參數(shù)增加一級直至疹瘦，關(guān)于Moment的參數(shù)修改為二級指針，即指針的指針巡球，int與double修改為int*與double*言沐；此外為每個函數(shù)名后增加下劃線_。對應(yīng)的實現(xiàn)為
// moment.cpp
void moment_new_(Moment** obj, int* jd, double* js)
{
*obj= new Moment(*jd, *js);
}
int moment_get_jd_(const Moment** obj) const
{
return *obj->get_jd();
}
double moment_get_js_(const Moment** obj) const
{
return *obj->get_js();
}
2.3 Fortran調(diào)用c接口形式的c++類庫
有如下要點：
-
type(c_ptr) :: foo聲明相當(dāng)于c語言中聲明foo的類型為void * - 使用
type(c_ptr)需要use iso_c_binding語句 - 調(diào)用c接口外部函數(shù)酣栈，需要用
external關(guān)鍵字聲明 - 若要使用
moment_get_jd()與moment_get_js()函數(shù)返回值险胰，必須先聲明
program main
use iso_c_binding
implicit none
type(c_ptr) :: foo
external moment_new
integer(4) moment_get_jd
external moment_get_jd
real(8) moment_get_js
external moment_get_js
integer(4) jd
real(8) js
call moment_new(foo, 1, 2d0)
jd = moment_get_jd(foo)
js = moment_get_js(foo)
write(*,*) jd, js
end
以Fortran的call moment_new(foo, 1, 2d0)語句為例，其中foo為void*格式矿筝，1與2d0分別為INTEGER*4與REAL*8的常量起便，那么該語句的調(diào)用相當(dāng)于調(diào)用c函數(shù)moment_new_(void**, int*, double*)，與我們?yōu)?code>Moment類編寫的接口函數(shù)extern void moment_new_(Moment** obj, int* jd, double* js)匹配。
3 平臺兼容性至動態(tài)庫加載失敗
通常榆综，動態(tài)庫Windows下的.dllLinux下的.so文件找不到妙痹，加載失敗是因為動態(tài)庫路徑設(shè)置錯誤導(dǎo)致。一鼻疮、編譯階段怯伊，動態(tài)庫路徑直接使用-L{dynamic_library_path}，-l{dynamic_library_name}兩個選項指定判沟；二耿芹、進程加載與運行階段，動態(tài)庫由鏈接器搜索尋找挪哄，Linux下可以設(shè)置環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH指定吧秕，Windows下可以將動態(tài)庫至于exe文件相同文件夾下。
若c++類庫與fortran編譯器的平臺版本不同迹炼，也會導(dǎo)致動態(tài)庫文件找不到砸彬、加載失敗問題沪蓬。例如挑庶，新編寫的c++類庫使用的的64-bit編譯組件編譯的.dll文件，而fortran使用的是 32-bit的gfortran包蓝，那么在fortran編譯時則找不到動態(tài)庫文件咱扣，更進一步绽淘，找不到的是32-bit的C++動態(tài)庫
