字符串的 C 和 Fortran 互操作性

Question

我试图从 C 调用一些 Fortran 代码，但我没有找到传递 C 字符数组的正确方法。

   SUBROUTINE My_F_Code (c_message)  BIND(C, NAME='my_f_code')
     USE ISO_C_BINDING
     IMPLICIT NONE
     CHARACTER*(C_CHAR)      c_message
     CHARACTER*(256)         f_message
     CALL C_F_POINTER( C_LOC(c_message), f_message)
     WRITE(*,*) f_message,LEN(f_message)
   END

BIND(C) 强制参数 c_message 的大小为 1。如何访问 c_message 字符串的其他元素？

编译器:GCC 4.8.2

Answer 1

I am trying to call some Fortran77 code from C but I didn't find the proper way of passing a C char array.

我曾经使用过的所有 Fortran 77 实现都提供了与 C 互操作的特定于实现的机制。通常这些涉及 C 端了解 Fortran 编译器采用的名称修改和参数传递约定，并在界面。 GCC 系统的约定并不难用。

但是，您似乎对 Fortran 2003 中引入的 Fortran/C 互操作工具感兴趣。假设您的 Fortran 77 代码也符合 Fortran 2003(或可以这样做)，应该可以在 Fortran 2003 中编写可互操作的包装器。但是请注意，C 互操作工具不提供(直接) Fortran 变量或长度大于 1 或不同于 c_char 类型的 character 子程序参数的互操作性。另一方面，请记住，Fortran 字符对象的长度 与字符数组的维度 不同。

您有几个可互操作的替代方案来提供面向 C 的接口(interface)，通过该接口(interface)接受 C char 数组。也许最清楚的方法是接受 Fortran 假设大小的 character 数组:

SUBROUTINE My_F_Code (c_message)  BIND(C, NAME='my_f_code')
    USE ISO_C_BINDING
    IMPLICIT NONE
    CHARACTER(kind=C_CHAR), dimension(*), intent(in) :: c_message
    ! ...
END

最有可能的替代方案是直接接受 C 的数组指针:

SUBROUTINE My_F_Code (c_message)  BIND(C, NAME='my_f_code')
    USE ISO_C_BINDING
    IMPLICIT NONE
    type(C_PTR), value :: c_message
    ! ...
END

如果 C 端数组指针可能为空，则后者是必需的。如果不能依赖数组以 null 终止，则两者都需要传递明确的长度。

无论如何，如果您最终想要一个长度大于 1 的 Fortran 字符 变量(而不是维度大于 1 的数组)，那么可互操作接口(interface)无法直接提供——此类类型不在 C 互操作规定适用的类型之列。除非您可以依赖默认字符类型 c_char，否则您需要将它们与复制输入(/复制输出)相结合，以便在类型之间转换字符。使用前一个接口(interface)，很明显如何将数组复制到长度大于 1 的 Fortran 标量 character。对于指针变体，使用类似这样的转换函数可能很有用:

subroutine C_string_ptr_to_F_string(C_string, F_string)
    use ISO_C_BINDING
    type(C_PTR), intent(in) :: C_string
    character(len=*), intent(out) :: F_string
    character(len=1, kind=C_CHAR), dimension(:), pointer :: p_chars
    integer :: i
    if (.not. C_associated(C_string)) then
      F_string = ' '
    else
      call C_F_pointer(C_string, p_chars, [huge(0)])
      do i = 1, len(F_string)
        if (p_chars(i) == C_NULL_CHAR) exit
        F_string(i:i) = p_chars(i)
      end do
      if (i <= len(F_string)) F_string(i:) = ' '
    end if
end subroutine

(源自 Fortran Wiki 的 C_interface_module 的 C_F_string_ptr 子例程)

另一方面，如果您可以(或者无论如何确实)依赖默认字符种类为c_char，那么您还有一个额外的选择。您可以有用地使字符数组(例如第一个示例中的参数)与默认种类和长度大于 1 的标量字符对象相关联。特别是，如果包装函数的伪参数是一个具有假定长度的标量字符，或者固定长度不超过数组元素的数量，那么您可以依靠参数关联将其与包装器中的字符数组相关联。换句话说，在这种情况下，您可以将数组作为实际参数传递。