windows-10 - 在 Windows 10 上使用 f2py 和 Python 3.6 编译 fortran 模块

Question

我正在尝试(但失败)在 Windows 10 上使用 f2py 和 Python 3.6 编译一个 fortran 模块(特别是来自 BGS 的 igrf12.f)。Python 是使用 Anaconda 4.4.10 安装的。
我的设置:

Python 3.6.3 |Anaconda 自定义(64 位)| (默认，2017 年 10 月 15 日，
03:27:45) [MSC v.1900 64 位 (AMD64)] 在 win32

Windows 10 企业版(版本 1703)

NumPy 1.14.0

我遵循 SciPy documentation 中的 f2py 指示和一个非常 helpful guide来自迈克尔·赫希博士。 Dr.Hirsch 创建了 pyigrf12 模块，但通过 pip 安装对我来说失败了，这也是我最初对 f2py 产生兴趣的原因。
我将概述我正在使用的一些方法。无论采用哪种方法，我总是首先使用 f2py igrf12.f -m pyigrf12 -h igrf12.pyf 创建一个 *.pyf 签名文件。并适本地添加意图(输入/输出)属性。

方法一:使用 C:\MinGW 和 --compiler=mingw32

方法二:使用 C:\MinGW 和 --compiler=msvc

方法3:使用anaconda版本的mingw和--compiler=mingw32

方法四:使用anaconda版本的mingw和--compiler=msvc

方法一:
作为背景，我在 C:\MinGW 有 MinGW，并且我已将 C:\MinGW\bin 添加到我的用户路径中。不幸的是，我没有安装这个版本的MinGW(我从同事那里继承了这台电脑)，所以我不知道它的来源。 gcc --version 和 gfortran --version 是 5.3.0。
我跑 f2py -c igrf12.pyf igrf12.f --compiler=mingw32 .这将失败并显示以下错误消息:

Building import library (arch=AMD64):
"C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\libs\libpython36.a" 
(from C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\python36.dll)
    objdump.exe: C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\python36.dll: File format not recognized

Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\Scripts\\f2py.py", line 28, in <module>
    main()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\f2py\f2py2e.py", line 648, in main
    run_compile()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\f2py\f2py2e.py", line 633, in run_compile
    setup(ext_modules=[ext])
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\core.py", line 169, in setup
    return old_setup(**new_attr)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\core.py", line 148, in setup
    dist.run_commands()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\dist.py", line 955, in run_commands
    self.run_command(cmd)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\dist.py", line 974, in run_command
    cmd_obj.run()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\command\build.py", line 47, in run
    old_build.run(self)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\command\build.py", line 135, in run
    self.run_command(cmd_name)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\cmd.py", line 313, in run_command
    self.distribution.run_command(command)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\dist.py", line 974, in run_command
    cmd_obj.run()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\command\build_ext.py", line 117, in run
    force=self.force)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\ccompiler.py", line 733, in new_compiler
    compiler = klass(None, dry_run, force)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 104, in __init__
    build_import_library()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 416, in build_import_library
    return _build_import_library_amd64()
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 472, in _build_import_library_amd64
    generate_def(dll_file, def_file)
  File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 302, in generate_def
    raise ValueError("Symbol table not found")
ValueError: Symbol table not found

该问题似乎涉及从 python36.dll 构建 libpython36.a .
快速谷歌搜索后，关于 github forum for pywafo 的建议是使用 msvc 编译器而不是 mingw32，导致方法 2。
方法二:
作为背景，与我的 msvc 相关的文件正在从 C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Community\VC\Tools\MSVC\14.10.25017\bin\HostX86\x64\ 中提取。 .不确定这是否有帮助。
我跑 f2py -c igrf12.pyf igrf12.f --compiler=msvc .这会产生两个文件:

pyigrf12.cp36-win_amd64.pyd在我当前的工作目录中，

libigrf12.BMWM6WD5Y3O3UTOEQITBXCIICXVMBEZS.gfortran-win_amd64.dll在 .\UNKNOWN\.libs\

当我尝试 import pyigrf12 ，首先我收到 ImportError: DLL load failed: The specified module could not be found.使用 Dependency Walker，我收到很多错误:

但最明显的问题与 libigrf12.BMWM6WD5Y3O3UTOEQITBXCIICXVMBEZS.gfortran-win_amd64.dll 相关。 .我将这个 libigrf12 dll 文件移动到我当前的工作目录中，旁边是 pyigrf12.cp36-win_amd64.pyd .
现在当我尝试 import pyigrf12 , 我收到 ImportError: DLL load failed: %1 is not a valid Win32 application. .一些 stackoverflow 帖子似乎表明这是 32 位 dll 和 64 位 Python 之间的冲突问题。 任何人都可以提供对此的见解吗？ 经过更多搜索，我决定尝试使用 mingw 和 libpython 的 anaconda 版本。
方法三:
我跑 conda install mingw libpython ，它会安装 mingw 4.7-1 和 libpython 2.1-py36_0。我跑 f2py -c igrf12.pyf igrf12.f --compiler=mingw32 ，并且它失败并显示以下错误消息:

Building msvcr library: 
"C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\libs\libvcruntime140.a" 
(from C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\vcruntime140.dll)
    objdump.exe: C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\vcruntime140.dll: File format not recognized
    Traceback (most recent call last):
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\Scripts\\f2py.py", line 28, in <module>
        main()
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\f2py\f2py2e.py", line 648, in main
        run_compile()
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\f2py\f2py2e.py", line 633, in run_compile
        setup(ext_modules=[ext])
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\core.py", line 169, in setup
        return old_setup(**new_attr)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\core.py", line 148, in setup
        dist.run_commands()
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\dist.py", line 955, in run_commands
        self.run_command(cmd)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\dist.py", line 974, in run_command
        cmd_obj.run()
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\command\build.py", line 47, in run
        old_build.run(self)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\command\build.py", line 135, in run
        self.run_command(cmd_name)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\cmd.py", line 313, in run_command
        self.distribution.run_command(command)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\distutils\dist.py", line 974, in run_command
        cmd_obj.run()
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\command\build_ext.py", line 117, in run
        force=self.force)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\ccompiler.py", line 733, in new_compiler
        compiler = klass(None, dry_run, force)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 107, in __init__
        msvcr_success = build_msvcr_library()
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 399, in build_msvcr_library
        generate_def(dll_file, def_file)
      File "C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\distutils\mingw32ccompiler.py", line 302, in generate_def
        raise ValueError("Symbol table not found")
    ValueError: Symbol table not found

现在问题似乎与从 vcruntime140.dll 构建 libvcruntime140.a 有关。 objdump.exe 再次无法识别 dll 文件格式。
方法四:
我最后的尝试是运行 f2py -c igrf12.pyf igrf12.f --compiler=msvc安装了 mingw 的 anaconda 版本。对于这种情况，gfortran 失败并出现以下错误:

   C:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\Scripts\gfortran.bat -Wall -g -Wall -g -shared 
..\..\..\AppData\Local\Temp\tmpugo__0q9\Release\igrf12.o -Lc:\users\sholes\appdata\local\continuum\anaconda3\mingw\lib\gcc\x86_64-w64-mingw32\4.7.0 -LC:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\libs -LC:\Users\Sholes\AppData\Local\Continuum\anaconda3\PCbuild\amd64 -o C:\Users\Sholes\AppData\Local\Temp\tmpugo__0q9\Release\extra-dll\libigrf12.75XJA5DX6DTO7YIZ7X6ZHJYTRDCCYQYR.gfortran-win_amd64.dll -Wl,--allow-multiple-definition -Wl,--output-def,C:\Users\Sholes\AppData\Local\Temp\tmpugo__0q9\Release\libigrf12.75XJA5DX6DTO7YIZ7X6ZHJYTRDCCYQYR.gfortran-win_amd64.def -Wl,--export-all-symbols -Wl,--enable-auto-import -static -mlong-double-64

gfortran.exe: error: unrecognized command line option '-mlong-double-64'

此时，我只想知道是否可以使用我的设置和 f2py 创建 fortran 扩展。我没有在 Windows 上编译 C 或 fortran 扩展的任何背景，并且基于与 Windows 上 Python 3.6 scipy 和 numpy 安装问题相关的所有问题，这似乎是一个没有简单解决方案的常见问题。
任何反馈或见解将不胜感激。

Answer 1

终于得到了这个工作。

短版:

确保对 64 位 Python 使用 64 位编译器(三重检查 mingw-w64 的构建)。不像 f2py 听起来那么明显Windows 上的新手。

加长版:

我卸载了我现有的 MinGW 副本(我怀疑它是 32 位版本)，而是下载了 mingw-w64 7.2.0 from sourceforge 的特定 64 位版本。 ，特别是 x86_64-7.2.0-release-posix-seh-rt_v5-rev1.7z . This stackoverflow question很有用。

我解压缩并将“mingw64”文件夹复制到我的 C: 驱动器 (C:\mingw64)。我添加了 C:\mingw64\bin到我的用户路径。

我用 conda uninstall mingw 卸载了 Anaconda 版本的 MinGW .请注意，这仅在您之前使用 conda 安装 MinGW 时才有必要。 .

运行时f2py -c igrf12.pyf igrf12.f --compiler=mingw32 (与igrf12.pyf在同一目录，如何生成*.pyf文件见Scipy Documentation)，pyigrf12.cp36-win_amd64.pyd创建没有任何错误。我终于可以了import pyigrf12成功并访问底层 Fortran 子例程(例如 igrf12syn)。

注意，我也可以运行 f2py -c igrf12.pyf igrf12.f --compiler=msvc成功，但我必须手动复制并粘贴 libigrf12....gfortran-win_amd64.dll (在 .\UNKNOWN\.libs\ 中生成)到与 pyigrf12.cp36-win_amd64.pyd 相同的目录中避免ImportError: DLL load failed: The specified module could not be found. 中提到方法二 我的问题。

再次重申:确保 C:\mingw64\bin 已添加到您的路径中!

顺便说一句，f2py在 macOS Sierra 和 Ubuntu 上对我来说很轻松。如果上述方法仍然不适合您，我建议在 Linux、macOS 或适用于 Linux 的 Windows 子系统上尝试。