利用f2py实现python调用fortran

利用f2py实现python调用fortran
- 参考文献
- 引言
- 最快的直接使用方式
- 生成.pyf文件的使用方法
- 在fortran源码中加入注释的使用方式
- 生成的具体python函数
- 与生成函数的参数传递

参考文献

https://docs.scipy.org/doc/numpy/f2py/getting-started.html#the-smart-way

引言

f2py是包含在numpy中的一个工具，可以实现产生fortran程序的python接口功能。

由于fortran函数可能不区分输入输出参数，而python函数是必须区分的，为了明确输入输出参数，f2py有三种使用方式：

不做任何修改直接执行命令生成python模块。f2py会自己识别输入输出参数，但不一定准确，可能会出错。
先生成.pyf文件，在其中修改内容指定输入输出后生成python模块。
修改fortran程序源码加入注释明确输入输出后执行命令生成python模块。

下面详细介绍每种方式的使用流程：

最快的直接使用方式

f2py -c fname.f -m fname

其中fname.f为fortran文件的名字，fname为生成的python模块的名字。

生成`.pyf`文件的使用方法

f2py fib1.f -m fib2 -h fib1.pyf

使用以上的命令会生成名为fib1.pyf的文件，其内容如下：

!    -*- f90 -*-
python module fib2 ! in interface  ! in :fib2subroutine fib(a,n) ! in :fib2:fib1.freal*8 dimension(n) :: ainteger optional,check(len(a)>=n),depend(a) :: n=len(a)end subroutine fibend interface
end python module fib2! This file was auto-generated with f2py (version:2.28.198-1366).
! See http://cens.ioc.ee/projects/f2py2e/

其主要内容为解析的fortran文件的内容，会列出所有包含的subroutine的标题，参数和参数定义。

生成此文件的目的为可以在其中加入intent(in),intent(out),depend(n)字符来明确参数的输入输出和依赖特性。

修改后的.pyf 文件如下：

!    -*- f90 -*-
python module fib2 interfacesubroutine fib(a,n)real*8 dimension(n),intent(out),depend(n) :: ainteger intent(in) :: nend subroutine fibend interface
end python module fib2

随后执行如下命令生成python模块。

f2py -c fib2.pyf fib1.f

在fortran源码中加入注释的使用方式

直接在fortran源码中加入注释：

!f2py intent(in) n
!f2py intent(out) a
!f2py depend(n) a

来明确输入输出及依赖，例子如下：

! FILE: FIB3.FSUBROUTINE FIB(A,N)
!
!     CALCULATE FIRST N FIBONACCI NUMBERS
!INTEGER NREAL*8 A(N)
!f2py intent(in) n
!f2py intent(out) a
!f2py depend(n) aDO I=1,NIF (I.EQ.1) THENA(I) = 0.0D0ELSEIF (I.EQ.2) THENA(I) = 1.0D0ELSE A(I) = A(I-1) + A(I-2)ENDIFENDDOEND
! END FILE FIB3.F

随后执行命令：

f2py -c -m fib3 fib3.f

即可生成python模块。

生成的具体python函数

在使用过程中，具体生成的python函数需要从运行过程中显示的信息来判断。

与生成函数的参数传递

如果涉及到数组，最好使用numpy模块来解决。