c++ - 混合 C++ 和 Fortran 代码的问题

Question

我的 Fortran 程序遇到了一个奇怪的问题。以下是有关我的申请的一些详细信息:

• 使用ALLOCATABLE数据结构来保存信息

• 与返回 double 组指针的 C++ dll 接口(interface)。我使用内部方法 c_f_pointer

将 C++ 数组指针转换为 Fortran 指针

• 读取一个 XML 文件并将输出写入一个 XML 文件和两个文本文件。

我正在使用 gfortran 编译 Fortran 和 Simply Fortran IDE。在 C++ 方面，我使用 gcc 和 code::Blocks。该应用程序构建没有任何问题，并在 Debug模式下运行。

但是，当我双击应用程序可执行文件以查看这样的启动会做什么时，它没有响应。我不得不去任务管理器并终止程序。我尝试了多次，每次都发生了。我删除了应用程序和 gmon.out 创建的输出文件，然后双击可执行文件，瞧，程序再次运行。

它可能会运行几次并随机卡住。然后我重复上述过程，有时这会使应用程序恢复生机。我真的不知道这里有什么问题。它是一个糟糕的内存管理过程吗？与C++指针和Fortran指针的处理方式有关吗？

我以为可能是调试版本的问题，所以我把项目改成options不包含调试变量，但是问题依旧。

如果需要，我可以尝试制作一个简单的程序来演示问题。

非常感谢任何想法/帮助/建议。

*新信息

我尝试按照评论中的要求创建一个小的工作示例，并在这样做的同时解决了问题。但是我不知道它解决的原因。为了更好地理解它，我将我的 CPP header 和源文件放在这里:

DLL.h

#ifndef DLL_H_INCLUDED
#define DLL_H_INCLUDED

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>

/*  To use this exported function of dll, include this header
 *  in your project.
 */

#ifdef BUILD_DLL
    #define DLL_EXPORT __declspec(dllexport)
#else

#endif

extern "C"
{

double DLL_EXPORT __cdecl *Function1(int InputCombination, double Input1, double Input2, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function2(double DBTemperature, double WBTemperature, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function3(double DBTemperature, double WBTemperature, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function4(double DBTemperature, double WBTemperature, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function5(double DBTemperature, double WBTemperature, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function6(double DBTemperature, double WBTemperature, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function7(double DBTemperature, double WBTemperature, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function8(double DBTemperature, double RelHumidity, double Pressure,int LoadLibraryFlag=1);
double DLL_EXPORT __cdecl Function9(double DBTemperature, double HumRatio, double Pressure);
double DLL_EXPORT __cdecl Function10(double DBTemperature, double Enthalpy, double Pressure);

}

double DB,WB,HR,RH,DP,SpVOL,ENTH;
const double CtoK = 273.15;
const double KtoC = -273.15;

#endif // DLL_H_INCLUDED

DLL.cpp

#include "DLL.h"

typedef double (__cdecl *fp_BisectionRootFinderTYPE) (double, double, double, double, double*, int, double(*)(double,double*));

extern fp_BisectionRootFinderTYPE BisectionRootFinder;

fp_BisectionRootFinderTYPE BisectionRootFinder;

double DLL_EXPORT __cdecl *CalcAirProperties(int InputCombination, double Input1, double Input2, double Pressure)
{
/*
 Input Combination:
    1: Given DB [C], WB [C] and Pressure [kPa]
    2: Given DB [C], RH and Pressure [kPa]
    3: Given DB [C], phi and Pressure [kPa]
    4: Given DB [C], DP [C] and Pressure [kPa]
*/

    double *AirProperties = new double[7];
/*
  Air Properties:
    [0]: Dry bulb Temperature [C]
    [1]: Wet bulb temperature [C]
    [2]: Humidity ratio []
    [3]: Relative Humidity []
    [4]: Dew point Temperature [C]
    [5]: Specific Volume [m3/kg_da]
    [6]: Enthalpy [kJ/kg_da]
*/

    HINSTANCE MathRoutinesInstance;

    MathRoutinesInstance = LoadLibrary("./MathRoutines.dll");

    BisectionRootFinder = (fp_BisectionRootFinderTYPE) GetProcAddress(MathRoutinesInstance,"BisectionRootFinder");

    if(InputCombination == 1)
    {
      DB = Input1;
      WB = Input2;
      HR = Function2(DB,WB,Pressure);
      RH = Function3(DB,WB,Pressure);
      DP = Function4(DB,WB,Pressure);
      SpVOL = Function5(DB,WB,Pressure);
      ENTH = Function6(DB,WB,Pressure);
    }
    else if(InputCombination == 2)
    {
      DB = Input1;
      RH = Input2;
      WB = Function8(DB,RH,Pressure,1);
      HR = Function2(DB,WB,Pressure);
      DP = Function4(DB,WB,Pressure);
      SpVOL = Function5(DB,WB,Pressure);
      ENTH = Function6(DB,WB,Pressure);
    }
    else if(InputCombination == 3)
    {
      DB = Input1;
      HR = Input2;
      RH = Function7(DB,HR,Pressure);
      WB = Function8(DB,RH,Pressure,1);
      DP = Function4(DB,WB,Pressure);
      SpVOL = Function5(DB,WB,Pressure);
      ENTH = Function6(DB,WB,Pressure);
   }
    else if(InputCombination == 4)
    {
      DB = Input1;
      ENTH = Input2;
      HR = HumRatfn_DB_Enthalpy_Pressure(DB,ENTH,Pressure);
      RH = RelHumidityfn_DB_HumRat_Pressure(DB,HR,Pressure);
      WB = WBTempfn_DB_RH_Pressure(DB,RH,Pressure,1);
      DP = Function4(DB,WB,Pressure);
      SpVOL = Function5(DB,WB,Pressure);
   }
   else
   {
     DB = Input1;   // + KtoC
     WB = Input2;   // + KtoC
     HR = HumRatfn_DB_WB_Pressure(DB,WB,Pressure);
     RH = RelHumidityfn_DB_WB_Pressure(DB,WB,Pressure);
     DP = DewPointTempfn_DB_WB_Pressure(DB,WB,Pressure);
     SpVOL = SpecVolumefn_DB_WB_Pressure(DB,WB,Pressure);
     ENTH = Enthalpyfn_DB_WB_Pressure(DB,WB,Pressure);
   }

    AirProperties[0] = DB;
    AirProperties[1] = WB;
    AirProperties[2] = HR;
    AirProperties[3] = RH;
    AirProperties[4] = DP;
    AirProperties[5] = SpVOL;
    AirProperties[6] = ENTH;

    FreeLibrary(MathRoutinesInstance);

    return AirProperties;
}

double DLL_EXPORT __cdecl Function8(double DBTemperature, double RelHumidity, double Pressure,int LoadLibraryFlag)   //
{
/*
    Input:
    DBTemperature - Dry bulb Temperature [C]
    RelHumidity - Relative Humidity [-]
    Pressure    - Barometric Pressure [kPa]

    Output:
    WBTemperature- Wet bulb Temperature [C]

    Reference:
    ASHRAE Fundamentals (SI) - Chapter 1
*/
  bool Converged;
  bool RHBounded;

  double WBTempHi;
  double WBTempLo;
  double WBTemperature;

  double RHCalc_Lo;

  double Params[2];

  Converged = false;

  WBTempHi = DBTemperature;
  WBTempLo = DBTemperature - 4.0f;

  HINSTANCE MathRoutinesInstance;

  if(LoadLibraryFlag == 0)
  {
    MathRoutinesInstance = LoadLibrary("./MathRoutines.dll");
    BisectionRootFinder = (fp_BisectionRootFinderTYPE) GetProcAddress(MathRoutinesInstance,"BisectionRootFinder");
  }

// Do some calculations here

  if(Converged == true)
    WBTemperature = WBTemperature;
  else
  {
    Params[0] = DBTemperature;
    Params[1] = Pressure;

    WBTemperature = BisectionRootFinder(WBTempLo,WBTempHi,RelHumidity,0.0005,Params,50,RelHumidityfn_WB_Params);
  }

  if(LoadLibrary == 0)
  {
      FreeLibrary(MathRoutinesInstance);
  }

  return WBTemperature;
}

您会注意到上述 dll 引用了另一个 dll“MathRoutines.dll”来进行计算。在 Function8 中，我有一个 if block 来加载 Mathroutines dll。这是因为我将在我的 C# 接口(interface)程序中使用 dll，其中将直接调用 function8。由于函数 8 使用了 MathRoutines.dll 中的函数，因此我需要在直接调用时加载它。

通过此设置，程序出现了我在原始帖子中提到的问题。我意识到卡住与文件无关。现在，作为尝试制作简单的工作示例，我在 Function8 中注释了以下行:

/*
  HINSTANCE MathRoutinesInstance;

  if(LoadLibraryFlag == 0)
  {
    MathRoutinesInstance = LoadLibrary("./MathRoutines.dll");
    BisectionRootFinder = (fp_BisectionRootFinderTYPE) GetProcAddress(MathRoutinesInstance,"BisectionRootFinder");
  }
*/

和

/*
  if(LoadLibrary == 0)
  {
      FreeLibrary(MathRoutinesInstance);
  }
*/

此外，我还必须对 Function1 末尾的 FreeLibrary 调用进行注释。通过上述更改，应用程序可以正常工作。我没有在此处包含 FORTRAN 代码，因为问题似乎与我如何在 C++ 中加载 MatRoutines 库有关。

我想知道我上面显示的行的注释是如何让它起作用的。加载/卸载 DLL 的正确方法是什么。

Answer 1

我假设这是一个 MSWindows 程序。我猜你在名称修改方面有问题。 Fortran 代码编译器会在函数名称中添加一个下划线。有时您的编译器还会在前面加上一个下划线，这样您的函数 BisectionRootFinder 就会变成 BisectionRootFinder_ 或 _BisectionRootFinder_

你应该看看这个命令的输出

dumpbin /SYMBOLS MathRoutines.dll

我很多年前就用过这个例程。现在我没有 MSWindows，所以请不要完全相信命令语法，尝试一下。