c - Fortran/C 互操作性将结构从 Fortran 传递到带有可分配项的 C

Question

我正在尝试将一个结构从 fortran 传递到 C，其中 Fortran 中的结构有一个可分配的。我想在 fortran 中的结构中分配数组并在 C 中读取它。但是，当我尝试在 C 中打印分配的数组时，我收到错误消息段错误(核心转储)。我正在使用英特尔编译器版本 19.0.1.144。

我对 C 比较陌生，所以为了测试这个想法，我在 fortran 中分配了一个一维数组并将它传递给 C。这很好用。您可以在 fortran 代码中看到 ff 是可分配的数组，并且它被分配了一个维度 ii(等于 5)。我初始化数组 ff 并使用类型(C_ptr)的指针来存储 ff 数组的地址。我在 C 中打印 ff，它打印出正确的值 ff，即 14.7、15.7、16.7、17.7、18.7。使用相同的想法，我已经声明了一个结构体 data1，其中包含一个整数 ival、一个实数 cval 和一个可分配变量 dval。我正在为结构类型 data1 分配一个指针 pdata。我分配了指针和数组 dval。我在 C Main 中调用 fortran 来打印结构体数量，但在打印数组 d(或 dval)时出现错误。此外，C 中 ival 和 cval 的值的值是不正确的。

SUBROUTINE Simulation(ii,ffp,cdata) BIND(C)

   use, intrinsic  :: iso_c_binding

   integer(kind=4),  intent(in)  :: ii
   type(C_PTR),      intent(out) :: ffp
   real (C_double),  dimension(:), allocatable, target, save :: ff
   integer(kind=4) :: err, i

   Type :: data1
      Integer :: ival
      Real :: cval
      Real (C_double), dimension(:), allocatable :: dval
   end Type data1

   type(C_ptr), intent(out) :: cdata
   type(data1), Target, save :: tdata
   type(data1), pointer :: pdata

   !Allocating memory for pdata:
   Allocate(pdata,stat=err)
   print *,'allocate returned: ',err

   !Allocating memory for dval:
   allocate(pdata%dval(ii),stat=err)
   print *,'allocate returned: ',err

   !Allocating memory for ff:
   allocate(ff(ii),stat=err)
   print *,'allocate returned: ',err

   ffp = C_LOC(ff(1))

   cdata = C_Loc(pdata)

   pdata%ival = 4
   pdata%cval = 17.6
   pdata%dval(1) = 1.2
   pdata%dval(2) = 1.2*2
   pdata%dval(3) = 1.2*3
   pdata%dval(4) = 1.2*4
   pdata%dval(5) = 1.2*5

   print*,"ival = ",pdata%ival
   print*,"cval = ",pdata%cval
   print*,"davl(1) = ",pdata%dval(1)
   print*,"davl(4) = ",pdata%dval(4)

   write(*,*) '#Fortran address of ff:', LOC(ff(1))
   write(*,*) '#Fortran address: pdata', LOC(pdata)
   write(*,*) 'size of ff =',sizeof(ff)
   write(*,*) 'size of pdata =',sizeof(pdata)

   do i=1,ii
      ff(i) = i + 13.7d0
   end do

END SUBROUTINE SIMULATION

调用 fortran 子程序的 c 代码是

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct temp {int ival; float cval; double *d;};
void simulation(int *ii, double **ff, struct temp *data2);
int main()
{
    int ii = 5;
    double *ff;
    struct temp data2;

    int i;

    simulation(&ii,&ff,&data2);

    printf("#C address of ff: %d\n", ff);

    printf("#C address of data2: %d\n", data2);

    printf("Size of ff in C is %d\n", sizeof(ff));

   for (i=0; i<ii; i++)
        printf("ff[%d] = %f\n",i,ff[i]);

    printf("data ival %d \n",data2.ival);

    printf("data cval %f \n",data2.cval);

    printf("data dval(1) %f \n",data2.d[0]);
    printf("data dval(4) %f \n",data2.d[3]);

    return 0;
}

终端上的输出

bash-4.2$ ./a.out 
 allocate returned:            0
 allocate returned:            0
 allocate returned:            0
 ival =            4
 cval =    17.60000    
 davl(1) =    1.20000004768372     
 davl(4) =    4.80000019073486     
 #Fortran address of ff:              26650144
 #Fortran address: pdata              26636320
 #Fortran address: tdata               7054304
 size of ff =                    40
 size of pdata =                    80
 size of tdata =                    80
#C address of ff: 26650144
#C address of data2: 26636320
Size of ff in C is 8
ff[0] = 14.700000
ff[1] = 15.700000
ff[2] = 16.700000
ff[3] = 17.700000
ff[4] = 18.700000
data ival 26636320 
data cval 0.000000 
Segmentation fault (core dumped)

你可以看到，在fortran中，ival是4，cavl是17.6，但在C中，ival是结构体data2的地址，cval = 0.0。我无法弄清楚出了什么问题。我很抱歉将整个代码粘贴到论坛中，我想不出更好的方法来解释它。我将不胜感激在这方面的任何建议/帮助。先感谢您!

Answer 1

派生类型 data1不是 C 互操作的:它有一个可分配的组件。 intent(out)虚拟参数 cdata分配结果 C_LOC(pdata)哪里pdata属于这种不可互操作的类型。
C_LOC当该参数不可互操作时，向实际参数返回一个“不透明句柄”。这意味着(Fortran 2018 18.2.3.6):

Where the actual argument is of noninteroperable type or type parameters, the result of C_LOC provides an opaque “handle” for it. In an actual implementation, this handle might be the C address of the argument; however, only a C function that treats it as a void (generic) C pointer that cannot be dereferenced (ISO/IEC 9899:2011, 6.5.3.2) is likely to be portable.

您尝试使用 data2 在 C 主程序中进行这种不可移植的解引用。 .从根本上说，可分配的 Fortran 数组与 C 取消引用的指针不同。

您可以随身携带这个 handle data2回到 Fortran 程序进行进一步处理。当虚拟参数是可分配数组时，Fortran 过程甚至可以互操作。