python - 如何编译用于 Python 的 Fortran 库？ (f2py 可能不是一个选项)

Question

我正在尝试编译一个 fortran90 库(特别是 this one )以便从 python (3.4.0) 调用它。通常在这种情况下，我会为 f2py 编写一个包装器，然后收工，但库本身使用派生类型，这似乎使 f2py 失败。完整的标准错误是 pasted here , 但相关行是

getctype: No C-type found in "{'typename': 'optim_type', 'typespec': 'type'}", assuming void.

另一个选项，基于 numpy documentation就是用ctype，同样失败

Python 3.4.0 (default, Jun 19 2015, 14:20:21) 
[GCC 4.8.2] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import numpy as np
>>> np.ctypeslib.load_library('libLBFGS', '/home/kaplane/src/TOOLBOX_OPTIMIZATION_shared/lib')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/home/kaplane/.local/lib/python3.4/site-packages/numpy/ctypeslib.py", line 123, in load_library
    return ctypes.cdll[libpath]
  File "/usr/lib/python3.4/ctypes/__init__.py", line 426, in __getitem__
    return getattr(self, name)
  File "/usr/lib/python3.4/ctypes/__init__.py", line 421, in __getattr__
    dll = self._dlltype(name)
  File "/usr/lib/python3.4/ctypes/__init__.py", line 351, in __init__
    self._handle = _dlopen(self._name, mode)
OSError: /home/kaplane/src/TOOLBOX_OPTIMIZATION_shared/lib/libLBFGS.so: invalid ELF header

我想不通的是 ELF header 的具体无效之处。 $ readelf -h 的输出与有效的共享库相同(除了程序和节标题的数量、大小和位置)。

我是如何编译库的

在我的本地机器上编译我使用 gfortran 而不是 ifort，并将编译器标志设置为

OPTF =  -O3 -shared -fPIC
OPTC =  -O3 -shared -fPIC
OPTL =  -O3 -shared -fPIC
AR= ar 
ARFUNCT= cruvs

在 Makefile.inc 文件中。我也运行一个脚本

find ./ -name "Makefile" | xargs sed -i -e 's/lib\([A-Z]*\)\.a/lib\1.so/g'

以便库被标记为 .so 而不是 .a。这似乎并不影响示例程序的运行。

我想知道的

我认为最好的选择是弄清楚如何编译库，这样我就不会得到无效的 ELF 错误。如果做不到这一点，我需要弄清楚如何使用派生类型编译 Fortran 模块，但我所做的搜索并没有什么希望。

Answer 1

f2py 是为 Fortran77 代码编写的，因此不支持 Fortran90+ 的大部分功能，例如派生类型、可分配数组等。

我自己的解决方法包括围绕我想使用的子例程编写 Fortran 包装器例程。在这个包装器例程中，我将所有可分配数组(因为这是使用的唯一不受支持的功能)复制到固定大小的数组(f2py 似乎也有一个未记录的最大数组大小:/)。这些固定大小的数组连同原始数组的大小随后被用作 Fortran 包装器例程的输出。

此外，我为生成的 f2py 库编写了一个 python 包装器例程，它读取那些固定大小的数组(读取大)，包括大小信息并且只返回实际数据(从固定的数组中删除所有未使用的行/列等)大小数组)。

这种方法之所以可行，是因为我对源文件和预期数据有完全的控制权和知识。如果您的工作可能不会被您范围之外的人使用，我不会推荐它。

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作为替代方案，您应该看看 Cython。这提供了一种近乎 native 的方式来使用 iso_c_binding 在 Fortran 和 Python 例程之间交换数据。 [2] .有关最小工作示例，请查看 here .在 this question 的第一条评论中也可以找到关于这方面的精彩讨论。 (for reference)。

我使用了上述解决方法，因为当时我无法让它工作。但是我刚才提到的很棒的演讲和教程已经添加了，这应该会让它变得更容易。