windows下python利用f2py调用Fortran

1、运行环境

2、测试实例

3、参考文章

Fortran(Formula Translation)是世界上第一个被正式推广使用的高级语言，其目前仍然是数值计算领域最重要的编程语言之一，虽然有julia，python等语言兴起，但在传统的工程计算领域如有限元、大规模并行计算等，Fortran积累了丰富的被实际工程验证了的经典算法和代码，这些代码没有被改写成其他语言的必要，最好的方式是混编，而python的第三方库numpy就提供了2种调用Fortran代码的方式

利用numpy中的f2py
利用numpy中的ctypeslib和python基础库ctypes

本文记录的是第一种方式，即利用numpy中的f2py实现对fortran程序的调用，第二种方式下篇再讲。

1、运行环境

运行平台：windows 10
编译器：mingw-w64
- 下载链接1:Downloads - MinGW-w64
- 下载链接2:mingw-w64-install.exe
- 提取码：c8z7
- 注意：mingw-w64下载完成后，记得将gfortran.exe和gcc.exe文件所在的路径添加到系统环境变量，例如在我的电脑上这个路径为：D:\mingw-w64\x86_64-8.1.0-win32-seh-rt_v6-rev0\mingw64\bin
python环境：我的电脑上的用来测试的是python3.7.11，并且安装了numpy

2、测试实例

参考了numpy中文网中可分配数组的例子，Fortran代码allocarr.f90如下：

module modreal, allocatable, dimension(:,:) :: b
containssubroutine foointeger kif (allocated(b)) thenprint*, "b=["do k = 1,size(b,1)print*, b(k,1:size(b,2))enddoprint*, "]"elseprint*, "b is not allocated"endifend subroutine foo
end module mod

若使用例子中给到的编译命令：

f2py -c -m allocarr allocarr.f90

会在当前fortran文件目录下产生一个以pyd后缀结尾的文件（python动态库文件）和一个名为allocarr/.lib的文件目录，目录中有一个名字一大长串的以dll结尾的动态链接库

此时直接import allocarr时，提示找不到指定的模块

但将dll文件复制到pyd相同路径下，运行就成功了！

这样用起来很不方便，每次需要用到编译产生的库时，必须同时打包两个文件，并且还不能给dll文件改名，改名后也会提示找不动指定的动态库，如果编译后只会产生一个*.pyd文件多方便，在网上各种查资料，发现只要编译时指定c和fortran的编译器就行，如下

没指定编译器的话不仅产生了.pyd还会产生.dll
f2py -c allocarr.f90 -m allocarr

指定编译器后，只会生成一个.pyd文件，但在别的机器上可能没法运行
参考：https://stackoverflow.com/questions/9756212/creating-distributable-windows-python-module-with-f2py
f2py -c --fcompiler=gnu95 --compiler=mingw32 allocarr.f90 -m allocarr

f2py -c --help-compiler 查看当前系统可用的c和c++编译器
f2py -c --help-fcompiler 查看当前系统可用的Fortran编译器

-static-libgcc 将gcc作为静态库
-static-libgfortran 将gfortran作为静态库
f2py -c --fcompiler=gnu95 --compiler=mingw32 --link-static-libgcc --link-static-libgfortran allocarr.f90 -m allocarr

使用如下命令后，即在当前Fortran文件目录下产生了单个的*.pyd文件，并且在没有安装mingw-64环境下的机器上运行也能成功！！！

f2py -c --fcompiler=gnu95 --compiler=mingw32 --link-static-libgcc --link-static-libgfortran allocarr.f90 -m allocarr

至此大功告成！！！下一节我将记录下numpy.ctypeslib调用fortran踩过的坑！！！

3、参考文章

人工智能 Python笔记(一)——利用F2PY调用Fortran函数或子程序https://www.dazhuanlan.com/juanpeaceandjoy/topics/1018954

f2py编译fortran程序（windows）https://zhuanlan.zhihu.com/p/372037523

creating distributable windows python module with f2pyhttps://stackoverflow.com/questions/9756212/creating-distributable-windows-python-module-with-f2py

numpy中文网https://www.numpy.org.cn/f2py/python-usage.html#%E5%8F%AF%E5%88%86%E9%85%8D%E6%95%B0%E7%BB%84

Lowtran in Pythonhttps://github.com/space-physics/lowtran

f2py-exampleshttps://github.com/scivision/f2py-examples