Mix C Fortran

Fortran与C混合编程

由于 GNU 的 Fortran 和 C 语言二者的函数彼此可以直接相互调用，所以混合编程可以非常容易地实现。只要你足够仔细，确保函数调用时传递的参数类型正确，函数就可以在两种语言间来回调用，就像它们是同一种语言一样。

下表中列出了 Fortran 的数据类型和它们在 C 中对应的类型。这张表在大多数平台下是没问题的，但是或许会有例外的情况发生。在你打算传递某种数据类型时，先编写一个简单的例子进行测试将是很明智的。

C 类型	Fortran 类型	描述
signed char	INTEGER*1	8位有符号整数
short	INTEGER*2	16位有符号整数
int	INTEGER	32位有符号整数
float	REAL	32位浮点数
double	DOUBLE PRECISION	64位浮点数
void sub_()	SUBROUTINE SUB()	无返回值的 C 函数等价于 Fortran 子程序
float fun_()	REAL FUNCTION FUN()	有返回值的 C 函数等价于 Fortran 的函数

由于 Fortran 总是以引用的方式传递参数，而 C 则始终以地址方式传递数组，因此数组做参数时不需做任何修改。但是对多维数组来说，混合调用时其下标需要翻转，因为 Fortran 的数组是以列为主序（column-major order）而 C 数组以行为主序（row-major order）。

Fortran调用C函数

下面的 Fortran 程序调用一个 C 函数，函数传递的参数是一个字符串和一个浮点数：

C   fortran2c.f
C
        PROGRAM FORTRAN2C
C
        CHARACTER*32 HELLO
        REAL PI
C
        HELLO = "Hello C from Fortran"
        HELLO(21:21) = CHAR(0)
        PI = 3.14159
        CALL SHOWHIPI(HELLO,PI)
        END PROGRAM FORTRAN2C

其中，可存储32个字符的 CHARACTER 型字符串变量 HELLO 中，存有 21 个字符，剩余部分用空格填充。要将该字符串格式化为 C 语言标准的字符串，我们必须在实际字符串结束的位置插入一个 ascii 码为“0”字符作为结束标志。而 REAL 型浮点数 PI 存储方式和 C 中 float 型变量完全一样，因此可以直接传递给函数。

理解 Fortran 的参数总是通过引用传递是非常重要的，因此 C 函数接收到的总是被传递的变量的地址而不是变量值本身。下面的 C 函数输出 Fortran 程序传递进来的字符串和和浮点数：

/* showhipi.c */
#include <stdio.h>
void showhipi_(char *string,float *pi)
{
       printf("%s\nPI=%f\n",string,*pi);
}

在不同的平台下 Fortran 和 C 语言的命名惯例和数据类型的匹配关系是不同的。如同你在本例中看到的，在函数名后添加一下划线是必须的。

下面的命令编译两个源文件并将其链接成一个可执行程序：

$ gfortran -c fortran2c.f -o fortran2c.o
$ gcc -c showhipi.c -o showhipi.o
$ gfortran fortran2c.o showhipi.o -o fortran2c

最后一条命令也可用

$ gcc fortran2c.o showhipi.o -o fortran2c -lgfortranbegin -lgfortran

C调用Fortran函数

要在 C 中调用一个 Fortran 子程序，我们必须传递参数的地址并将字符串格式化为 Fortran 的格式。在下面的例子的，我们给 Fortran 子程序传递了一个字符串和一个浮点数：

/* c2fortran.c */
int main(int argc,char *argv[])
{
     int i;
     float e = 2.71828;
     char hello[32];
     int length = sizeof(hello);
     strcpy(hello,"Hello Fortran from C");
     for(i=strlen(hello); i<length; i++)
          hello[i] = ' ';
     showhie_(hello,&length,&e);
     return(0);
}
                   

在 C 中，字符串的长度是由 null 字符的位置决定的，但在 Fortran 中，所有字符串的长度都是固定的。由于 Fortran 没有办法确定传递给它字符串的长度，我们必须将字符串长度作为参数同时传递。

本例中，字符数组用空格填充，数组大小作为第二个参数传递。注意到三个参数都是通过指针传递的──因为 Fortran 总是期待地址而不是真实的值。在被调用的子程序名后添加一下划线通常是必须的。

下面是被调用的 Fortran 子程序的源代码：

C   showhie.f
C
        SUBROUTINE SHOWHIE(HELLO,LENGTH,E)
        CHARACTER*(*) HELLO
        INTEGER LENGTH
        REAL E
C
        WRITE(*,100) HELLO(1:LENGTH),LENGTH,E
    100 FORMAT(3X,A,2X,I3,4X,F6.4)
        RETURN
        END SUBROUTINE SHOWHIE

下面的三条命令编译源文件并链接成一个可执行文件：

$ gfortran -c showhie.f -o showhie.o
$ gcc -c c2fortran.c -o c2fortran.o
$ gfortran c2fortran.o showhie.o -o c2fortran

其他参考

GCC新手入门 C/C++ IDE简介 用GDB调试程序 Gtk与Qt编译环境安装与配置 跟我一起写Makefile

C编译初步 C++编译初步 Fortran编译初步 C和C++混合编译初步 C和Fortran混合编译初步