Python调用Fortran动态库示例教程

资源摘要信息:"本文将深入探讨如何在Python环境中调用使用Fortran语言编写的动态链接库（DLL）。首先，我们将解析一个简单的Fortran程序，该程序包含一个名为`mysum`的函数，该函数接受两个整数参数`a`和`b`，并将它们相加返回。然后，我们将展示如何在Python脚本`RunDLL.py`中加载并调用这个动态链接库中的函数。最后，我们将讨论相关的知识点，包括Fortran的`bind`属性、Python的`ctypes`库，以及动态链接库的创建与使用。" ### 知识点详细说明： #### Fortran程序解析 在Fortran语言编写的源文件`main.for`中，定义了一个名为`mysum`的整数函数。这个函数通过`bind(C,name="mysum")`属性声明了一个与C语言兼容的接口，这允许它可以在C语言环境中被调用。这是因为Python通过`ctypes`库调用C语言风格的DLL。 函数`mysum`接收两个整数类型的参数，并返回它们的和。在Fortran中，参数`a`和`b`通过`integer, value :: a, b`声明，这表明它们是按值传递的整数参数。函数体内执行加法操作并返回结果。 #### Python调用Fortran DLL Python脚本`RunDLL.py`演示了如何加载和调用Fortran程序编译生成的动态链接库。该脚本使用了`ctypes`库来加载DLL，并定义了数据类型和函数指针以正确调用库中的函数。 首先，使用`cdll.LoadLibrary`方法加载名为`for_dll.dll`的动态链接库。需要注意的是，根据运行环境的不同，可能需要指定库文件的完整路径或提供正确的库文件名。 接着，通过`my_dll.mysum_.argtypes`设置`mysum`函数的参数类型。因为`mysum`是用Fortran编写的，其参数需要通过指针传递给函数，所以我们使用`POINTER(c_int)`类型来指定参数类型。 最后，脚本创建了两个`c_int`类型的实例`c_int(10)`和`c_int(20)`，分别代表整数`a`和`b`，并调用`mysum_`函数计算它们的和。`mysum_`后缀是因为在Fortran到C的接口中，函数名可能会有所改变（比如，添加下划线）。输出的结果表明，Python成功调用了由Fortran编写的函数，并得到了正确的加法结果。 #### 动态链接库创建与使用 要创建Fortran程序的动态链接库，通常需要使用Fortran编译器，如gfortran或ifort等。编译命令通常包括编译选项来生成DLL，并可能需要指定导出符号的名称以及导出函数的接口规范。例如，如果使用gfortran编译器，可以使用如下命令： ```sh gfortran -shared -o for_dll.dll main.for ``` 这条命令将`main.for`编译为一个名为`for_dll.dll`的共享库文件。然后在Python中就可以使用`ctypes`库加载和使用这个DLL。 #### 相关技术知识点： - **Fortran语言**：一种高级编程语言，主要用于科学计算、工程模拟等领域。Fortran具有较好的数值计算性能，适合执行大规模数值计算任务。 - **动态链接库(DLL)**：一种可以被操作系统加载执行的模块化代码库。在Windows系统中，它们通常以`.dll`为扩展名。 - **Python的ctypes库**：允许Python代码调用C语言的动态链接库中的函数。它提供了与C语言兼容的数据类型，并允许Python加载和调用动态链接库中的函数。 - **C语言接口**：Fortran可以通过特定属性（如`bind(C,name="...")`）声明与C语言兼容的接口，使得Fortran编写的函数能够被C语言以及使用C语言接口的其他语言（如Python）调用。 - **参数传递**：在Fortran和C语言中，参数既可以按值传递也可以按引用传递。在本例中，Fortran函数使用按值传递参数，但在Python的ctypes中通常使用指针（引用传递）来传递参数。 通过上述的知识点解析，可以了解到Python环境中调用Fortran编写的动态链接库并不是一件复杂的事情，但是需要对Fortran语言的特性、动态链接库的创建以及Python的`ctypes`库有一定程度的理解和掌握。