Python调用Fortran的方法有哪些 |
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Python调用Fortran的方法有哪些
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本篇内容介绍了“Python调用Fortran的方法有哪些”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！ 1. 简介 在一些研究领域很多经典算法和工具都由上古语言Fortran编写，而这部分代码又没有对应的C/C++和Python版本。因此，掌握Python语言调用Fortran程序这一技能，在一些研究领域有助于我们站在巨人的肩上看的更远。Python调用Fortran可以总结为如下三种：1）通过 F2PY：F2PY 是 NumPy 团队开发的一个工具，可以把 Fortran 程序转换为 Python 模块，从而在 Python 中调用 Fortran 程序。2）通过 ctypes 库：ctypes 是 Python 内置的一个库，可以用来调用外部 C 动态链接库，因此也可以用于调用 Fortran 程序。通过 ctypes 可以让 Python 调用 Fortran 程序，也可以从 Fortran 中调用 Python 函数。3）利用Python的os包调用Fortran。 2. Python调用Fortran的三种方法 2.1 基于 F2PY的f2py调用Fortran 步骤1： 计算圆面积的Fortran函数。接下来将用下面的函数进行演示。这里的例子是返回一个参数的，返回多个参数以及修改参数的Fortran用法。Fortran77定义变量时候不用加 ::function area_of_circle (r) ! function result implicit none ! dummy arguments real :: area_of_circle ! local variables real :: r real :: pi pi = 4 * atan (1.0) area_of_circle = pi * r**2 end function area_of_circle或 function area_of_circle (r) result(a) implicit none real :: a real :: r real :: pi pi = 4 * atan (1.0) a = pi * r**2 end或 subroutine area_of_circle (r,a) implicit none real, intent(out) :: a real, intent(in) :: r real :: pi pi = 4 * atan (1.0) a = pi * r**2 end步骤2： 新建circle.f90后，在终端中运行如下代码： python -m numpy.f2py -c circle.f90 -m circle具体步骤如下图，然后可以看到生成的 circle.cpython-36m-x86_64-linux-gnu.so
步骤3： 在Python中，可以直接import上面的函数名 import circle print(circle.__doc__) print(circle.area_of_circle(2))
注意上面的__doc __是f2py自动生成的，可以看到fortran模块里面包含几个函数，每个函数里面还可以再调用doc看到接口参数类型。 2.2 使用动态链接库调用Fortran 步骤1： 修改上面的Fortran代码，用result返回函数结果，指定输入和返回数据类型。 function area_of_circle(r) result(area) bind(c, name='area_of_circle') use iso_c_binding implicit none real(c_double) :: area real(c_double), intent(in) :: r real :: pi pi = 4 * atan (1.0) area = pi * r**2 end function area_of_circle步骤2： 如2.1节 所示，在系统终端或者Pycharm终端中输入命令： gfortran -shared circle2.f90 -o circle2.so步骤3： 编写Python调用脚本 import ctypes as ct # import the shared library fortlib = ct.CDLL('./circle2.so') # Specify arguments and result types fortlib.area_of_circle.argtypes = [ct.POINTER(ct.c_double)] fortlib.area_of_circle.restype = ct.c_double # Create a double and pass it to Fotran (by reference) a = ct.c_double(2) b = fortlib.area_of_circle(ct.byref(a)) print(b)
2.3 利用Python的os包调用Fortran 步骤1： 以2.1节中的Fortran代码为例，稍作修改，这种方式需要Fortran代码是完整的程序可编译为可执行程序。下面代码包含了主函数，即调用函数的函数主体。 program calling_func real :: a a = area_of_circle(2.0) Print *, "The area of a circle with radius 2.0 is" Print *, a end program calling_func function area_of_circle(r) ! function result implicit none ! dummy arguments real :: area_of_circle ! local variables real :: r real :: pi pi = 4 * atan (1.0) area_of_circle = pi * r**2 end function area_of_circle步骤2： 编译和调用，Windows系统注意修改路径，以及可执行程序名后缀应该是exe，Linux可执行程序后缀可以是out或者没有。 import os #编译 os.system(r"gfortran ./circle3.f90 -o circle") #调用编译的circle程序 os.system('./circle')上述代码就是类似于Windows中调用cmd。 转载请注明：Python调用Fortran的方法有哪些 | 李雷博客 - PHP博客 |
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