在f2py回调上出现segfault

Question

我正在研究分形生成器代码。 主要代码用python编写，迭代部分用fortran编写。 我使用f2py将两个代码粘合在一起。 这是我使用的fortran函数：

function iterate(z0, func, zmax, niter) result(n)

    implicit none

    complex(kind=8), intent(in) :: z0
    real(kind=8), intent(in) :: zmax
    integer, intent(in) :: niter
    external func
    complex(kind=8) :: func

    integer :: n
    complex(kind=8) :: z

    n = 0
    z = z0
    do while ((n < niter) .and. (abs(z) < zmax))
        z = func(z)
        n = n + 1
    end do

end function iterate 

这是生成的包装器代码的文档字符串：

n = iterate(z0,func,zmax,niter,[func_extra_args])

Wrapper for ``iterate``.

Parameters
----------
z0 : input complex
func : call-back function
zmax : input float
niter : input int

Other Parameters
----------------
func_extra_args : input tuple, optional
    Default: ()

Returns
-------
n : int

Notes
-----
Call-back functions::

  def func(z): return z
  Required arguments:
    z : input complex
  Return objects:
    z : complex

尝试与任何python回调函数一起使用iterate时，出现Segmentation fault错误。 这是我得到的示例结果：

>>> from foo import iterate
>>> iterate(1.0j, lambda x: 4.0 + x**2,  4.0, 256)
Segmentation fault

我浏览了f2py中有关回调的所有可用文档，但没有找到解决此问题的任何方法。 任何帮助，将不胜感激。

更新

这是来自gdb的回溯：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
cb_func_in_iterate2__user__routines (return_value=0x7fffffffdbc0, z_cb_capi=0x3ff0000000000000)
    at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c:470
470 /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c: No such file or directory.
(gdb) backtrace 
#0  cb_func_in_iterate2__user__routines (return_value=0x7fffffffdbc0, z_cb_capi=0x3ff0000000000000)
    at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c:470
#1  0x00007ffff6b6482b in iterate2 (z0=(1,1), func=func@entry=0x7ffff6b60c20 <cb_func_in_iterate2__user__routines>, zmax=4, niter=256)
    at julia.f90:38
#2  0x00007ffff6b64897 in f2pywrapiterate2 (iterate2f2pywrap=0, z0=(1,1), func=func@entry=0x7ffff6b60c20 <cb_func_in_iterate2__user__routines>, 
    zmax=4, niter=256) at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/julia-f2pywrappers.f:25
#3  0x00007ffff6b61f5e in f2py_rout_julia_iterate2 (capi_self=<optimized out>, capi_args=<optimized out>, capi_keywds=<optimized out>, 
    f2py_func=0x7ffff6b64880 <f2pywrapiterate2>) at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c:811
#4  0x00000000004caaa1 in PyEval_EvalFrameEx ()
#5  0x00000000004c87a1 in PyEval_EvalCodeEx ()
#6  0x00000000005030ef in ?? ()
#7  0x00000000004f8c72 in PyRun_FileExFlags ()
#8  0x00000000004f7d77 in PyRun_SimpleFileExFlags ()
#9  0x00000000004982f2 in Py_Main ()
#10 0x00007ffff6f12b45 in __libc_start_main (main=0x497d80 <main>, argc=2, argv=0x7fffffffe2a8, init=<optimized out>, fini=<optimized out>, 
    rtld_fini=<optimized out>, stack_end=0x7fffffffe298) at libc-start.c:287
#11 0x0000000000497ca0 in _start ()

Answer 1

恐怕我有解决方法，但没有完整的解决方法。 关键点似乎是，当func是函数时， f2py生成一些奇怪的外观，甚至可能是错误的c代码。 将func更改为子例程似乎可以使其起作用。

要使代码正常工作，请更改以下内容：

external func
complex(kind=8) :: func

...

do while ((n < niter) .and. (abs(z) < zmax))
    z = func(z)
...

至

interface foo
   subroutine func(f, z)
     complex(kind=8), intent(out) :: f
     complex(kind=8), intent(in) :: z
   end subroutine func
end interface foo

...

do while ((n < niter) .and. (abs(z) < zmax))
    call func(z, z)
...

这对我来说很好，并给出了正确的答案。 如果对此感到满意，可以停止阅读。 以下是我如何解决该问题的方法。

---

至于为什么出现这种情况，你需要运行f2py像

f2py -m modname -h iterate.pyf iterate.f90
f2py -c --debug --build-dir build iterate.pyf iterate.f90

然后我们可以使用gdb python调试代码，然后

run -c "import iterate; iterate.iterate(1.0j, lambda x: 4.0 + x*x, 4.0, 256)"

（尽管听起来如此，但您可能还是走了这么远）。 这样做，我们在build/src.linux-x86_64.3.4/iteratemodule.c （您的目录可能不同）的以下行中找到segfaults：

complex_double z=(*z_cb_capi);

z_cb_capi为0x0 ，因此存在段错误。 这将出现在Cython帮助器函数中，该func在Fortran代码中调用func时实际上会被调用。 函数声明出现在上一行的前面，在func是函数而不是子例程的版本中，它看起来像下面的混乱：

static 
#ifdef F2PY_CB_RETURNCOMPLEX
complex_double
#else
void
#endif
 cb_func_in_iterate__user__routines (
#ifndef F2PY_CB_RETURNCOMPLEX
complex_double *return_value
#endif

#ifndef F2PY_CB_RETURNCOMPLEX
,
#endif
complex_double *z_cb_capi) {

本质上是以下之一：

static void cb_func_in_iterate__user__routines (complex_double *return_value, complex_double *z_cb_capi)
static complex_double cb_func_in_iterate__user__routines (complex_double *z_cb_capi)

取决于是否定义了F2PY_CB_RETURNCOMPLEX 。 似乎从未定义过F2PY_CB_RETURNCOMPLEX ，因为gdb报告该函数具有第一个定义，但正在像第二个定义一样被调用。 您可以看到这是因为在Fortran代码中return_value设置为z的地址，并且没有任何（ NULL ）传递给z_cb_capi 。

因此，最终导致我们采用第二种方法来解决此问题：将-DF2PY_CB_RETURNCOMPLEX传递给f2py ：

f2py -c -DF2PY_CB_RETURNCOMPLEX --debug --build-dir build iterate.pyf iterate.f90

然后以第二种形式编译cb_func_in_iterate__user__routines ，这意味着它确实被正确调用。

现在，我认为您不必执行此操作，因此我怀疑这是f2py的错误。