c# - 键入编码以从 C# 调用 fortran 子例程

Question

我正在尝试使用 P/invoke 从 C# 代码调用 FORTRAN77 子例程 - 如果您有兴趣，我正在尝试封装 ARPACK 库 (http://www.caam.rice.edu/software/ARPACK) 提供的一些功能。我有 2 个问题。

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首先，我无法在任何地方找到有关此上下文中类型编码的明确说明。更具体地说，这是在我的 FORTRAN 子例程中声明的类型:

       subroutine getEigenVectors
      &   ( Matrix, n, which, nev, ncv, maxn, maxnev, maxncv, ldv, v, d)

 c     %------------------%
 c     | Scalar Arguments |
 c     %------------------%

       character        which*2
       integer          n, nev, maxn, maxnev, maxncv, ldv

 c     %-----------------%
 c     | Array Arguments |
 c     %-----------------%
 c
       Real           
      &                 Matrix(n,n), v(ldv,maxncv), d(maxncv,2)

我在这里找到了一些有值(value)的信息: What Should I MarshalAs for Character Type in Fortran? ，我从中暗示(我可能是错的)我应该使用:

• [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] int 传入整数
• [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] byte[] 传入字符串

但是，我完全不知道如何处理 Real 数组。 有人对此有任何想法吗？

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其次，我对是否应该将我的论点作为引用传递感到困惑。我对 FORTRAN 一点也不熟悉——我知道，这让任务有点困难；然而，只有 ARPACK 做我想做的事。我确实在某处读到过 FORTRAN 子例程默认将所有参数作为引用。 因此我应该将所有参数作为引用传递吗？

在此先感谢您的帮助!纪尧姆

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编辑 (8/6/11)

所以这是我的最终看法:

    [DllImport("Arpack.dll", EntryPoint = "#140")]
    private static extern void getEigenVectors(
        [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] ref float[,] matrix, 
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int n,
        [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] ref byte[] which,
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] int whichLength,
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int nev, 
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int ncv,
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int maxn,
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int maxnev,
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int maxncv,
        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)] ref int ldv,
        [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] ref float[,] v,
        [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] ref float[,] d
    );

我在这里做了几件事:

• 传递 int 对象作为 UnmanagedType.I4 匹配 FORTRAN integer 对象
• 传递大小为 (m, n) 的 float[,] 对象并编码为 UnmanagedType.LPArray 以匹配 FORTRAN Real(n,m)对象

• 将获得的 byte[] 对象传递为 UnmanagedType.LPArray 以匹配 FORTRAN Character*n 对象。 byte[] 对象计算如下:

  System.Text.UTF8Encoding encoding = new System.Text.UTF8Encoding();
  byte[] which = encoding.GetBytes(myString);
  

• 按值传递 int 对象并将其编码为 UnmanagedType.I4 以指示字符串的长度。请注意，我试图将该参数放在字符串之后以及参数列表的末尾。

这是我最好的镜头 - 无论是这个还是我尝试过的所有其他东西都没有奏效。该方法将执行，但是它退出的速度非常快(当它应该进行一些非常严格的计算时)。而且，我的3个数组变成了奇怪的一维数组。这是调试器给我的:

有什么想法吗？

Answer 1

我建议您从一些小的测试代码开始。用一些带有简单参数的子例程编译 FORTRAN .dll，然后使用 C# 来使调用工作。此外，您可能希望将带有许多参数的 Fortran 封装到一个结构中(TYPE 关键字)，这使得互操作变得更加容易。

这是一个工作示例，您可以使用它来了解它的工作原理。

原始 FORTRAN 代码:

  SUBROUTINE CALC2(BLKL,BLKW, N_LAMINA,N_SLICE, LOAD, SLOP,SKW,    &
                    DIA1,DIA2, Y1, Y2, N1, N2, DROP1, DROP2,        &
                    PARRAY, P_MAX, P_MAX_INDEX, ENDEFCT)
  !DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: CALC2
  !DEC$ ATTRIBUTES ALIAS:'CALC2' :: CALC2
  !DEC$ ATTRIBUTES VALUE :: BLKL, BLKW, N_LAMINA, N_SLICE, LOAD, SLOP, SKW
  !DEC$ ATTRIBUTES VALUE :: DIA1, DIA2, Y1, Y2, N1, N2
  IMPLICIT NONE
  INTEGER*4, INTENT(IN) ::N_LAMINA, N_SLICE
  REAL*4, INTENT(IN) :: BLKL, BLKW, LOAD, SLOP, SKW,     &
                        DIA1, DIA2, Y1, Y2, N1, N2,   &
                        DROP1(MAX_LAMINA), DROP2(MAX_LAMINA)
  REAL*4, INTENT(OUT):: PARRAY(MAX_PATCH), P_MAX
  INTEGER*4, INTENT(OUT) :: P_MAX_INDEX, ENDEFCT
  INTEGER*4 :: NDIAG, N_PATCH
  REAL*4 :: SLNG, SWID
  REAL*4 :: DROPS_1(MAX_LAMINA), DROPS_2(MAX_LAMINA)

...

  END SUBROUTINE CALC2

具有实数和整数形式的各种标量和数组值。例如 DROP1 是输入的一维数组。 PARRAY 将二维数组输出为一维数组。 BLKL 是输入 float 。

注意 !DEC$ ATTRIBUTES VALUE 装饰以避免将所有内容声明为 ref。

在 C# 中，代码由

调用

    [DllImport("mathlib.dll")]
    static extern void CALC2(float major_dim, float minor_dim, 
        int N_lamina, int N_slices, float total_load, 
        float slope, float skew, float diameter_1, float diameter_2, 
        float youngs_1, float youngs_2, float nu_1, float nu_2, 
        float[] drops_1, float[] drops_2, float[] pressures, 
        ref float p_max, ref int p_max_index, ref EndEffect end_effect);

...
   {
        float max_pressure = 0;
        int max_pressure_index = 0;
        float[] pressures = new float[Definition.MAX_PATCH];
        EndEffect end_effect = EndEffect.NO;

        CALC2(length, width, lamina_count, slice_count, load, slope, skew, 
            dia_1, dia_2, y_1, y_2, n_1, n_2, drops_1, drops_2, pressures, 
            ref max_pressure, ref max_pressure_index, ref end_effect);
    }

注意我没有传递任何字符串。