Fortran/C 互操作性将结构从 Fortran 传递到 C 与可分配对象

Question

我正在尝试将结构从 fortran 传递到 C，其中 Fortran 中的结构具有可分配的。 我想在 fortran 的结构内分配数组并在 C 中读取它。 但是，当我尝试在 C 中打印分配的数组时，我收到错误消息分段错误（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其传递给 C。 这很好用。 您可以在 fortran 代码中看到 ff 是可分配数组，它被分配了维度 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，我声明了一个带有 integer ival、一个真实 cval 和一个可分配变量 dval 的 struct data1。 我正在为结构类型 data1 分配一个指针 pdata。 我分配指针和数组 dval。 我在我的 C Main 中调用 fortran 来打印结构数量，当我打印数组 d（或 dval）时出现错误。 此外，C中ival和cval的值不正确。

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output

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 而 cavl 是 17.6 但在 C 中 ival 是 struct 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在论坛中，我想不出更好的解释方法。 对于这方面的任何建议/帮助，我将不胜感激。 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被赋值为C_LOC(pdata)的结果，其中pdata是这种不可互操作的类型。

当该参数不可互操作时， C_LOC会为实际参数返回一个“不透明句柄”。 这意味着（Fortran 2018 18.2.3.6）：

如果实际参数是不可互操作的类型或类型参数，则 C_LOC 的结果为其提供了一个不透明的“句柄”。 在实际实现中，这个句柄可能是参数的C地址； 但是，只有C ZC1C1C1C1C1C1C425268E68385D1AB5074C174C174C17A94F14Z将其视为无效（ensic）Z0D61F8370CAD1D11D80BENTING ISNED iS14B：

您尝试使用data2在 C main 中进行此类非便携式取消引用。 从根本上说，可分配的 Fortran 数组与 C 取消引用的指针不同。

您可以将此句柄data2可移植地传递回 Fortran 过程以进行进一步处理。 当虚拟 arguments 可分配 arrays 时，Fortran 程序甚至可以互操作。