fortran - 在 fortran 程序中调用 METIS API(用 C 语言编写)

Question

两个多星期以来，我一直在努力调用 METIS 之一。从我的 fortran 代码用 C 语言编写的库。而且，不幸的是，没有你的帮助，这似乎不是一个快乐的结局。我发现了一些关于 direct calling 的帖子和 using interface .我更喜欢后者，因为我可以监视变量以进行调试。我附上了三个代码。
1.我想使用的c函数2.fortran接口(interface)模块3.fortran程序

(1)c函数

int METIS_PartMeshNodal(idx_t *ne, idx_t *nn, idx_t *eptr, idx_t *eind, 
      idx_t *vwgt, idx_t *vsize, idx_t *nparts, real_t *tpwgts, 
      idx_t *options, idx_t *objval, idx_t *epart, idx_t *npart)

我删除了 c 函数体。没有必要了解我的问题

在这里， idx_t 是整数和 real_t 是单精度还是 double 。来自 没有至 选项 是输入，最后三个参数是输出。和 大众 , 尺寸 , tpwgts 和 选项 可以接收 null 作为默认设置的输入 我编写了使用这样的 c 函数的接口(interface)模块

(2) Fortran接口(interface)模块

固定的!

插入 使用 iso_c_bind 在 下使用常量

使用整数(c_int) 而不是 整数 对于 没有 , nn 和其他变量。

移除未使用的模块 常数

.

module Calling_METIS

  !use constants,  only : p2 !this is for double precision
  use iso_c_bind            !inserted later

  implicit none

  !integer                                    :: ne, nn              !modified
  integer(c_int)                              :: ne, nn 
  !integer,  dimension(:), allocatable        :: eptr, eind          !modified
  integer(c_int),  dimension(:), allocatable  :: eptr, eind
  !integer,  dimension(:), allocatable        :: vwgt, vsize         !modified
  type(c_ptr)                                 :: vwgt, vsize         
  !integer                                    :: nparts              !modified
  integer(c_int)                              :: nparts
  !real(p2), dimension(:), allocatable        :: tpwgts              !modified 
  type(c_ptr)                                 :: tpwgts      
  !integer,  dimension(0:39)                  :: opts                !modified
  integer(c_int),  dimension(0:39)            :: opts        
  !integer                                    :: objval              !modified
  integer(c_int)                              :: objval
  !integer,  dimension(:), allocatable        :: epart, npart        !modified 
  integer(c_int),  dimension(:), allocatable  :: epart, npart 

  interface
    subroutine METIS_PartMeshNodal( ne, nn, eptr, eind, vwgt, vsize, nparts, tpwgt, &
                                    opts, objval, epart, npart) bind(c)
      use intrinsic        :: iso_c_binding
      !use constants,  only  : p2

      implicit none

      integer (c_int),                  intent(in)  :: ne, nn
      integer (c_int), dimension(*),    intent(in)  :: eptr, eind
      !integer (c_int), dimension(*),    intent(in) :: vwgt, vsize  !modified
      type(c_ptr),                          value   :: vwgt, vsize   
      integer (c_int),                  intent(in)  :: nparts
      !real(c_double),  dimension(*),    intent(in) :: tpwgt        !modified
      type(c_ptr),                          value   :: tpwgt
      integer (c_int), dimension(0:39), intent(in)  :: opts
      integer (c_int),                  intent(out) :: objval
      integer (c_int), dimension(*),    intent(out) :: epart
      integer (c_int), dimension(*),    intent(out) :: npart

    end subroutine METIS_PartMeshNodal  
  end interface
end module

这是我调用该函数的程序代码

(3) Fortran程序

固定的!

的分配大小npart 是固定的。不是 没有但是 nn

添加 opts(7)=1 以获取 epart、npart 的 Fortran 样式数组(到现在为止无效)

.

program METIS_call_test

 !some 'use' statments
 use Calling_METIS
 use iso_c_binging         !added

 implicit none

 ! Local variable
 integer         :: iC
 character(80)   :: grid_file !grid_file

 grid_file = 'test.grid'

 ! (1) Read grid files
 call read_grid(grid_file)

 ! (2) Construction Input Data for calling METIS Function
 ! # of cells, vertices
 ne = ncells
 nn = nvtxs

 ! eptr, eind allocation 
 allocate(eptr(0:ne), eind(0:3*ntria + 4*nquad - 1))

 ! eptr and eind building
 eptr(0) = 0
 do iC=1, ncells
   eptr(iC) = eptr(iC-1) + cell(iC)%nvtxs
   eind(eptr(iC-1):eptr(iC)-1) = cell(iC)%vtx
 end do

 ! epart, npart building
 !allocate(epart(ne), npart(ne))
 allocate(epart(ne), npart(nn))   ! modified

 ! # of partition setting
 nparts = 2
 vwgt   = c_null_ptr    !added
 vsize  = c_null_ptr    !added
 tpwgt  = c_null_ptr    !added     

 ! (3) Call METIS_PartMeshNodal
 call METIS_SetDefaultOptions(opts)

 opts(7) = 1                      !Added. For fortran style output array epart, npart. 

 call METIS_PartMeshNodal(ne, nn, eptr, eind, vwgt, vsize, nparts, tpwgt, &
                           opts, objval, epart, npart)
 !call METIS_PartMeshNodal(ne, nn, eptr, eind, null(), null(), nparts, null(), &
 !                         opts, objval, epart, npart)         !wrong...

end program

但问题是我收到如下错误消息，尽管我为 tpwgt 设置了 null。

输入错误:约束 0 的 tpwgts 的 0.000000 和不正确。

这条消息在下面的代码中处理。

for (i=0; i<ctrl->ncon; i++) {
    sum = rsum(ctrl->nparts, ctrl->tpwgts+i, ctrl->ncon);
    if (sum < 0.99 || sum > 1.01) {
      IFSET(dbglvl, METIS_DBG_INFO, 
          printf("Input Error: Incorrect sum of %"PRREAL" for 
                  tpwgts for constraint %"PRIDX".\n", sum, i));
      return 0;
    }
  }

无论如何，为了看看如果我为 tpwgts 放置一个数组而不是 null 会得到什么， tpwgts(:) = 1.0/nparts ，这使得 tpwgts 的总和等于 1.0。但我收到了与 相同的消息1.75 总和。

这些是我的问题
1. 我是否使用 null() 正确传递参数？
2. 我必须将所有参数的指针传递给 c 函数吗？那怎么办？
3. 将整数放入 opts(0:39) 是否足够使用？例如，在 post如果没有“接口(interface)模块”，则使用像 options(3)=1 这样的简单代码。但在 c 代码中，options 有 16 个命名变量，如 options[METIS_OPTION_NUMBERING]、options[METIS_OPTION_UFACTOR]。我认为设置选项是必要的，但我不知道。
4. 有没有 METIS fortran 的例子？

任何形式的提示/建议都会对我有很大帮助。谢谢你。

结论

我遇到的问题是 c 函数无法识别 null 来自 fortran 代码的指针。

接口(interface)模块中有一些变量的错误声明(请参阅“已修复”和评论)

看起来代码工作正常。但是 选项(7) = 1 fortran 风格的输出不起作用，现在我正在研究它。

Answer 1

不，你不能通过 null() ，这是一个 Fortran 指针常量。您必须通过 C_NULL_PTR来自模块ISO_C_BINDING并且界面必须反射(reflect)这一点。虚拟参数必须是 type(c_ptr) ，很可能是 VALUE属性。由于相同的内部表示，它实际上可能有效，但我不会指望它。

不，如果你传递一些普通的变量，你可以直接通过引用传递它。就像通常在 Fortran 中一样。如果接口(interface)是BIND(C) ，编译器知道它必须发送一个指针。
有一个更新 Fortran 2008 的新 TS，您可以在其中将可互操作过程中的虚拟参数定义为 OPTIONAL .然后你可以通过省略它们来传递空指针。 Gfortran 应该已经支持这一点。

注:在这里，我可以看到你的函数有一个非常不同的 C 签名，你确定你的函数没问题吗？ http://charm.cs.uiuc.edu/doxygen/charm/meshpart_8c.shtml