C与C++与FORTRAN混合编程
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VC++调用Fortran子程序VC++友好的界面制作和Visual Fortran强大的计算和数据处理功能,两者结合可开发行程界面友好、操作直观方便、功能强大的应用程序。
如何进行VC++调用VisualFortran子程序模块,就成了需要解决的问题。
1、VC++调用FORTRAN子程序的方式(1)同一工程包含VC++和Fortran语言文件对同一版本集成后的编译器可以根据不同的扩展名选择编译方式,生成目标代码文件.OBJ,然后按照指定的调用方式进行链接,生成可执行文件.EXE。
(2)VC++工程文件引用Fortran语言生成的.OBJ或.LIB文件对不同版本的编译器安装集成后,VS不会自动根据文件扩展名选择编译方式,这时需用不同的工程文件。
首先对Visual Fortran 建一工程文件,生成.OBJ文件或.LIB文件,然后在VC++工程中按照指定的调用方式进行调用,编译链接,生成可执行文件.EXE。
(3)VC++工程文件调用Fortran语言生成的.DLL将已有的Fortran程序生成dll模块,有利于移植和修改,可提高效率,这样即使原dll模块中的算法做过修改,只要保证函数或子例行程序名字和入口参数不变,主调用过程无须进行重新修改或者编译。
2、VC++中的声明在C++语言中调用Fortran的函数或模块,必须在C++语言的函数名前面冠以_s td call或_cdecl关键字申明调用方式,以便编译器按照约定方式进行正确的参数传递,包括参数传递顺序、参数传递方式、堆栈处理和命名修饰等问题。
C++语言调用Fortran模块的声明:extern “C” {void _stdcall SUBROUTINE(形式参数1,float TC[],float PC,……);float _stdcall FUNCTION(形式参数1,float TC[],float PC,……); } 或extern “C” {void _cdecl SUBROUTINE(形式参数1,float TC[],float *PC,……);float _cdecl FUNCTION(形式参数1,float TC[],float *PC,……); } 其中TC为数组变量。
通过与Fortran 的混合编译在C 中实现动态数组作者:王国宾来源:《电脑知识与技术》2013年第18期摘要:动态数组在数据处理时有着独特的优势,Fortran语言数组功能强大并支持动态数组,而C语言不支持动态数组。
利用Fortran与C/C++的混合编译思想,通过调用Fortran90例程的方法,在C中实现动态数组并给出了程序代码。
关键词:动态数组;Fortran;C/C++;混合编译;调用约定中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)18-4192-03数组是处理大量数据时的有力助手。
在不能够事先确定数组大小的情况下,为避免数据溢出或越界,就要足够大的数组。
这种方法使用过度,会迟滞内存操作。
故此,理想的数组能够动态确定大小,即程序运行中先向系统申请一个大数组,不使用时再将其内存空间释放掉。
而动态数组很好地满足了这一要求。
但C语言不支持动态数组,不能动态定义数组元素的数量。
如何解决这一矛盾将是本文的着力点。
1 Fortran中的动态数组Fortran90数组功能强大,执行程序时能够动态分配数组存储空间和实际大小,不使用时再将其内存释放还给系统;支持直接操作数组段、数组整体;支持逐个操作数组元素;支持面向数组操作的函数和构造块[1]。
Fortran 90中运用动态数组需要三个步骤:1)声明动态数组。
明确数组的维数,不规定维的上、下界和大小(即延迟形状数组)。
如:REAL,DIMENSION(:),ALLOCATABLE::X。
2)给动态数组分配内存。
如:ALLOCATE(X(N))。
3)将分配的内存释放掉。
如:DEALLOCATE(X)。
2 Fortran与C/C++的混合编译在32位Windows系统下,同时安装Compaq Visual Fortran 6.x和Microsoft Visual C++ 6.0,则两者共享一个可视化开发环境(Microsoft Visual Studio 6.0)[1]。
C 、C ++、Fortran 混合编程研究魏 威,魏 冲(郑州铁路职业技术学院,河南郑州450052)摘 要:不同计算机编程语言都有其特有的优势和局限性,将多种语言混合起来进行编程,不但可以充分发挥各自的优势,而且可以弥补各自功能的不足,这样既能充分利用现有程序资源,又能加快应用程序的开发.主要阐述了C 、C ++、Fortran 等3种语言在不同平台下混合编程应注意的问题,以及在混合编程中经常遇到的2个问题.关键词:混合编程;C;C ++;Fortran中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1007-113X (2007)04-0094-05Fortran 语言是所有编程语言中惟一能将复数定义为一种标准数据类型的语言,其优势在于数值计算,但是Fortran 语言在可视化程序设计方面却是非常欠缺的,目前还没有一家厂商推出具有RAD 特性的Fortran 编译集成开发环境.当用Fortran 实现了某一大型科学计算以后,却难以将这种计算转变为数据输入简易、结果显示方便的W indows 可视化应用程序,而采用C 、C ++进行编程却比较容易实现这些功能.因此,在许多情况下,我们应该使用C 、C ++、Fortran 等进行混合编程.在混合语言编程中,主要的问题是函数调用和数据结构的存储.1 W indows 平台的混合编程Fortran 语言没有大小写之分,而W indows 平台下的混合语言编程过程中大小写问题十分突出.考虑到编译器的差异,可以用以下方式进行跨平台编程的函数声明.C 、C ++编译器使用M icr os oft V isual C ++6.0编译集成开发环境,Fortran 编译器使用D igital V isual Fortran 6.0编译集成开发环境.假设一个C 语言函数为void cFuncti on (),那么只需要在它的头文件里面进行如下定义即可. #ifdef _cp lus p lus extern “C ”v oid { #endif extern v oid _stdcall CFuncti on (); #define cFuncti on CF UNCTI O N #ifdef _cp lus p lus } #endif这样就可实现上述函数在Fortran 或C ++程序中的直接调用.假设一个Fortran 函数为S UBROUTI N E FF UNCTI O N (),那么在C ++头文件里可进行如下定义. #ifdef _cp lus p lus extern “C ”v oid { #endif extern v oid _stdcall ffuncti on (); #define ffuncti on FF UNCTI O N #ifdef _cp lus p lus第22卷第4期2007年12月 洛阳大学学报JOURNAL OF LUOY ANG UN I V ERSI TY Vol .22No .4Dec .20073收稿日期:2007-11-01作者简介:魏 威(1960-),女,汉族,河南省郑州市人,工程师,研究方向:计算机技术. } #endif这样,就可以在C ++的程序里面直接调用上述函数.由于C 编译器里面没有定义cp lus p lus 这个环境变量,因此在C 文件里面也可以直接使用这个头文件.如果是一个C ++函数void cPlus p lusFuncti on (),和C 函数一样可定义如下. #ifdef _cp lus p lus extern “C ”v oid { #endif extern v oid _stdcall cPlus p lusFuncti on (); #define cPlus p lusFuncti on CP LUSP LUSF UNCTI O N #ifdef _cp lus p lus } #endif经过上面的定义后,所有的函数便可实现在3种语言间自由调用.在用3三种语言进行混合编程过程中要注意函数的参数、字符串的传递问题.对含有字符串的函数,如函数v oid cCharFuncti on (char 3m sg ),需要定义如下. void cCharFuncti on (char 3m sg,int len )经过上面的定义之后,在Fortran 中只需调用cCharFuncti on (m sg )即可.由于Fortran 程序没有明显的字符串结束标志,如果是2个字符串连在一起,C 程序里就只能得到1个字符串.所以,最好在C 的程序里对这个由Fortran 程序得到的字符串进行处理,因为从len 变量可以得到字符串长度,截取m sg 的前len 个字符作为这个字符串的应有长度.而在Fortran 程序里面,如函数S UBROUTI N E FCHARF UNCTI O N (fchar ),经过相应声明,进行下面的定义即可. #define f CharFuncti on (fchar ),FCHARF UNCTI O N (fchar,strlen (fchar ))这样,在C 、C ++程序里即可直接调用.在3种语言的混合编程里还有一个需要注意的问题就是指针问题.Fortran 里面所有的变量都相当于C 、C ++里面的指针,所以,在C 、C ++程序里函数的参数应一律声明为指针形式(除字符串参数后面的长度外).在混合编程过程中,数据方面存在的差异也必须引起足够的重视,这体现在数组和结构2个方面.在Fortran 语言里,数组和C 、C ++里的数组有些不同,这表现在行列顺序和数组起始值.Fortran 语言不同于C 、C ++的行优先,而使用列优先的方式.假设有一个数组a,m 行n 列,采用行优先时的数据存放格式如下. a 11,a 12,…,a 1n ,a 21,a 22,…,a 2n ,…,a m 1,a m 2,…,a m n而采用列优先的数据存放格式如下. a 11,a 21,…,a m 1,a 12,a 22,…,a m 2,…,a 1n ,a 2n ,…,a m n行优先顺序推广到多维数组,规定为先排最右的下标;列优先顺序推广到多维数组,规定为先排最左的下标.这样,在混合语言编程里调用数据时必须注意行列优先的差别,进行准确地调用.数组的另一个差别是起始下标的不同.Fortran 默认的数组下标是以1开始的,而C 、C ++默认的数组下标却是从0开始的,所以在调用时要注意加1或者减1,以保证调用到正确的数据.Fortran 语言里的结构经过声明后就被分配了空间,在C 、C ++里面也要声明它,采用下面的方式.Fortran 结构声明格式如下. COMMON /COLOR7/C_RE D ,C_GREEN,C_BLUE COMMON /NDDAT/N I D (NASI ZE ),XN (3,NASI ZE )C 、C ++结构声明格式如下. #ifdef _cp lus p lus extern "C"{・59・第4期 魏 威等:C 、C ++、Fortran 混合编程研究 #endif #define col or7COLOR7 #define nddat NDDAT extern struct {fl oat c_red;fl oat c_green;fl oat c_blue;}col or7; extern struct {int nid[NASI ZE ];fl oat xn[NASI ZE ][3];}nddat; #ifdef _cp lus p lus } #endif2 L inux 平台的混合编程L inux 平台的混合语言编程和W indows 平台的混合语言编程基本没有什么区别,主要是在define 上的不同.考虑到编译器的差异,在函数声明上可以用下面的方式进行跨平台编程的函数声明.C 、C ++编译器使用G NU gcc,Fortran 编译器使用pgi Fortran .假设一个C 函数为void cFuncti on (),那么只需要在它的头文件里面进行如下定义即可. #ifdef _cp lus p lus extern “C ”v oid { #endif extern v oid CFuncti on (); #define cFuncti on cfuncti on_ #ifdef _cp lus p lus } #endif这样,在Fortran 或者C ++的程序里面就可以直接进行调用了.需要注意的是,函数名应该不多于31个字符.同样,对于C ++和Fortran 里的函数,函数名在声明的时候也应改成小写加下划线即可.对于数组来说,具体变化和W indows 平台的处理方式是一致的,都是行列优先顺序不同的.而对于字符串来说,则不需要额外的注意,gcc 编译器会处理好这个问题,也就是说并不需要额外的改变.对于数据结构的定义,也要改成小写加下划线的方式.其中,Fortran 的数据结构定义方式如下. COMMON /COLOR7/C_RE D ,C_GREEN,C_BLUE COMMON /NDDAT/N I D (NASI ZE ),XN (3,NASI ZE )C 、C ++的数据结构定义方式如下. #ifdef _cp lus p lus extern "C"{ #endif #define col or7col or7_ #define nddat nddat_ extern struct {fl oat c_red;fl oat c_green;fl oat c_blue;}col or7; extern struct {int nid[NASI ZE ];fl oat xn[NASI ZE ][3];}nddat; #ifdef _cp lus p lus } #endif3 其他平台的混合编程对于Solaris 平台,基本上和L inux 平台完全一致,但是考虑到Solaris 大多运行在Sparc CP U 上,它是采用big endian 的,而W indows 和L inux 运行在I ntel 或AMD 的X86平台上,采用的是little endian,这一点需要特别注意,在读写数据文件时应该给予足够的重视.其他的Unix 平台,如HP Unix 、ULTR I X 、I R I S 等,一般都只有define 上的微小差别,在字符串处理、结构及数组方面基本与L inux 相同.对它们・69・洛阳大学学报 2007来说,考虑更多的应该是中央处理器不同带来的差别.4 混合编程中的字符串处理混合编程中经常会出现需要传递字符串的情况,而字符串的传递是一个较为麻烦的问题.在Fortran 里,字符串是没有结束符的,但是有长度的概念,也就是说,编译器会给每一个字符串一个长度以控制字符串的长度,但是这个长度参数在不同的平台下其位置也是不同的(有的直接跟在字符串后面,有的则跟在函数参数的最后面),对于常见的平台,如W indows 、L inux 、Solaris 、HP Unix 、I R I S,可以用如下方法定义.以C 函数为例,定义如下. void messag (char 3m sg1,int 3where1,char 3m sg2,int 3where2) { p rintf (“……%s should be %d,while %s should be %d \n ”,m sg1,3where1,m sg2,where2); }如果要在Fortran 里调用的话,需要以下定义. #if defined ULT R I X ||SP ARC ||I R I S ||L I N UX ||W I N 32 #if defined ULT R I X ||SP ARC ||I R I S ||L I N UX extern v oid _stdcall messag (char 3,int 3,char 3,int 3,int,int ) #define messag (s1,i1,s2,i2)messag_(s1,i1,s2,i2,strlen (s1),strlen (s2)) #else /3W I N 32Platf or m 3/ extern v oid _stdcall messag (char 3,int,int 3,char 3,int,int 3) #define messag (s1,i1,s2,i2)MESS AGE (s1,strlen (s1),i1,s2,strlen (s2),i2) #endif #else /3O ther Platf or m 3/ extern v oid _stdcall messag (char 3,int 3,char 3,int 3,int,int ) #define messag (s1,i1,s2,i2)messag (s1,i1,s2,i2,strlen (s1),strlen (s2)) #endif如果要用在C ++中,需要如下定义. #ifdef _cp lus p lus extern “C ”{ #endif /3your extern code 3/ #ifdef _cp lus p lus } #endifFortran 里便可以直接调用如下. CALL MESS AG (char1,i1,char2,i2)同样,在Fortran 里写的字符串处理函数使用以上的define 和extern 后,也可以在C 里直接调用.5 混合编程中的文件读写处理文件读写也是混合编程中一个非常重要的问题,通常的问题发生于不同平台下的混合编程或者不同Fortran 编译器间的编译.在Fortran 中,文件的写入是由write 语句完成的,而每一个write 语句可一次性写入多个数据构成一个数据块,而每一个无格式数据块都由下面3部分组成:(1)数据块的开始标志,记录所有数据所占的字节数;(2)组成该数据块的各数据内容.整型数和浮点数均占4个字节,低字节在前,高字节在后.各数据间不空格;(3)每个数据块的结束标志,也为该数据块的字节数,而不是以回车换行符作为结束标志.各记录之间也没有分隔符.另外,由于编程语言的差异,不同的编译器的存储格式也存在差异,如V isual Fortran 与D igital Fortran 在存储数据块中还存在着差别.在一个write 语句中,V isual Fortran 存储数据块的开始标志与结束标志是・79・第4期 魏 威等:C 、C ++、Fortran 混合编程研究 用一个字节表示,而在D igital Fortran 是用一个整形数,即4个字节来表示.也就是说,V isual Fortran 一个数据块最多可以存储128个字节,如果一个write 语句要求写入的数据量大于128字节时,则按循环形式存入.所以,D igital Fortran 在读取时就应该把它转化为相应的D igital Fortran 存储形式.6 结束语混合编程的优势在于它允许调用用另一种语言编写的现有程序代码、使用在特定语言环境下难以实现的算法和获得处理速度方面的优势.在混合编程中的关键问题是协调2种或多种语言间所的调用约定、命名约定及参数传递方式,并使它们在数据结构、数据类型上保持一致.参考文献:[1]孙 鑫,余安萍.V isual C ++深入详解[M ].北京:电子工业出版社,2006.[2]埃克尔.C ++编程思想[M ].北京:机械工业出版社,2002.[3]任 哲.MFC W indows 应用程序设计[M ].北京:清华大学出版社,2004.[4]周振红.Fortran 90/95高级程序设计[M ].郑州:黄河水利出版社,2006.[5]周振红.I ntel V isual Fortran 应用程序开发[M ].郑州:黄河水利出版社,2006.[6]浩强工作组.Fortran 经典程序设计[M ].大连:大连理工大学出版社,2004.[7]霍 顿.V isual C ++2005入门经典[M ].北京:清华大学出版社,2007.[8]Stanley B,L i ppman .Essential C ++[M ].武汉:华中科技大学出版社,2001.Study on M i xed 2l anguage Co m p ili n g Usi n g C,C ++and FortranW E IW ei,W E I Chong(Zhengzhou Rail w ay Vocati onal and Technical College,Zhengzhou 450052,China )ABSTRACT:There are different peculiar advantage and li m itati on in each kind of p r ogra mm ing language .The m ixing p r ogra mm ing can make the best of merits of different languages and avoid the deficiencies of the m.This paper mainly discuss the questi on of m ixing p r ogra mm ing using the C,C ++and Fortran .KEY WORDS:m ixing p r ogra mm ing;C;C ++;Fortran(责任编辑:王 晓)・89・洛阳大学学报 2007。
Sun Studio 12:Fortran 编程指南•Previous: 第10 章并行化第11 章C-Fortran 接口本章论述Fortran 与C 的互操作性方面的问题,内容仅适用于Sun Studio Fortran 95 和C 编译器的特定情况。
11.9 Fortran 2003 与C 的互操作性简要说明了Fortran 2003 标准第15 部分中提到的C 绑定功能。
(此标准可以从国际Fortran 标准Web 站点获得)。
Fortran 95 编译器实现了标准中所述的这些功能。
如不特别注明,32 位x86 处理器视为与32 位SPARC 处理器等同。
对于64 位x86 处理器和64 位SPARC 处理器也是如此,只是x86 系统未定义REAL*16 和COMPLEX*32 数据类型,这些数据类型只能用于SPARC。
11.1 兼容性问题大多数 C-Fortran 接口必须在以下这些方面全部保持一致:•函数和子例程的定义及调用•数据类型的兼容性•参数传递(按引用或按值)•参数的顺序•过程名(大写、小写或带有结尾下划线(_))•向链接程序传递正确的库引用某些C-Fortran 接口还必须符合:•数组索引及顺序•文件描述符和stdio•文件权限11.1.1 函数还是子例程?函数一词在 C 和Fortran 中有不同的含义。
根据具体情况做出选择很重要:•在C 中,所有的子程序都是函数;但void函数不会返回值。
•在Fortran 中,函数会传递一个返回值,但子例程一般不传递返回值。
当Fortran 例程调用C 函数时:•如果被调用的C 函数返回一个值,则将其作为函数从Fortran 中调用。
•如果被调用的C 函数不返回值,则将其作为子例程调用。
当C 函数调用Fortran 子程序时:•如果被调用的Fortran 子程序是一个函数,则将其作为一个返回兼容数据类型的函数从 C 中调用。
•如果被调用的Fortran 子程序是一个子例程,则将其作为一个返回int(与Fortran INTEGER*4兼容)或void值的函数从C 中调用。
第 29 卷 第 9 期 计算机工程与设计Computer Engi neering and Design2008 年 5 月 May 2008Vol . 2 9No . 9Linux 环境中 Fortran 与 C 混合编程方法研究亓雪冬 1, 仝兆岐 1, 何潮观 2(1. 中国石油大学 地球资源与信息学院,山东 东营 257062;2. 胜利油田物探研究院,山东 东营 257022)摘 要:在 Linux 系统中存在大量优秀的 Fortran 和 C 的源代码和程序库,为有效的利用这些软件资源,发挥不同语言各自的优势,探讨了 4 种混合编程方法— — 基于外部数据混编、基于 CORBA 混编、基于 f2c 混编、基于 cfortran 混编,并论述了各方法 的基本原理、实现步骤,比较了各方法的优缺点和适用范围。
关键词:混合编程; 编程语言; 源码转换工具; 组件; 通用对象请求代理 中图法分类号:TP311.52文献标识码:A文章编号:1000-7024 (2008) 09-2378-03Study on mixed Fortran and C programming in LinuxQI Xue-dong 1, TONG Zhao-qi 1, HE Chao-guan 2(1. College of Geo-resources and Information, China University of Petroleum, Dongying 257062, China;2. Geophysical Prospecting Research Institute of Shengli Oilfield, Dongying 257022, China ) Abstract :There are many good Fortran, C source code and libraries in Linux. In order to reuse these software resources an d make use of the two languages together effectively, four methods of mixed Fortran and C language programming in Linux system are discussedwhich are external data, CORBA, f2c and cfortran. Then the principle, the processes, the merit and flaw of these methods are analy sed and contrasted.Key words :mixed-pro grammin g; programming lan guage; source code converter; component; CORBA的 Fortran PowerStation 和 VB, VC, Delphi, C++ Builder 之间的混合编程研究。
C#与Fortran混合编程之本地调用Fortran动态链接库前言C#发展到现在,已是一门相当完善的语言,他基于C语言风格,演化于C++。
并依靠强大的.NET底层框架。
C#可以用来快速构建桌面及Web应用。
然而在我们的实际工作中,尽管C#已经非常完善,但还是不能完成我们所有的工作。
在很多工程计算中,C#语言的计算速度,精度,以及执行效率相对来说都达不到项目的要求。
因此我们便考虑是否有一种方式将我们的工程计算部分和我们的项目分开,将计算部分用另一种执行更快,精度更高的语言来编写,然后在 C#中调用,最后完成我们的工作。
答案是肯定的。
Fortran是一门古老的语言,它是世界上最早出现的计算机高级程序设计语言,广泛应用于科学和工程计算领域。
FORTRAN语言以其特有的功能在数值、科学和工程计算领域发挥着重要作用。
然而Fortran程序本身不适合开发独立的应用程序,例如我们传统的桌面应用或者Web应用。
因此这里我们便想将C#与Fortran结合,C#借助Fortran可以实现精度更高,计算更快的程序,而Fortran 通过C#,便也能够达到可视化设计。
一、基本思路运用Fortran,编写动态链接库(DLL),在DLL中提供计算的函数接口,然后在C#中调用该DLL中计算部分的函数,实现计算过程。
这里需要注意的是,由于我们使用的是Fortran编译器,生成的DLL属于第三方非托管DLL,因此无法直接在程序中添加DLL的引用。
具体的做法将在后续部分说明。
二、编写Fortran程序,生成动态链接库文件知道思路之后便开始正式的Coding。
首先新建一个空的Fortran Dynamic-link Library项目。
在Intel(R) Visual Fortran点击Library,选中右图的Dynamic-link Library.然后点击OK.这时的项目如下所示:点击Sources File文件夹,选择新建项。
摘要:FORTRAN数据文件的结构及用C语言直接对FORTRAN数据文件进行数据读取和处理的方法,并结合实例,给出了完成操作的C语言源程序。
关键词:C语言FORTRAN数据文件数据直接读写FORTRAN语言适用于数值计算,在科学和工程计算方面发挥了重要作用。
C语言具有很强的通用程序设计功能,而且很适于处理图形图像、系统程序方面的问题,但它的数值计算能力不如FORTRAN语言。
如果能在C语言程序中直接调用FORTRAN程序的计算结果,则可充分利用这2种语言的优势。
为此,有必要建立用C语言对FORTRAN数据文件进行直接读取和处理的方法。
1 FORTRAN数据文件的结构在C语言程序中调用FORTRAN程序的计算结果,可通过FORTRAN数据文件来实现,而要用C语言直接存取FORTRAN数据文件,必须首先清楚FORTRAN数据文件的结构。
FORTRAN数据文件按存取方式的不同可分为顺序文件和直接文件。
而不论是顺序文件还是直接文件,按数据在文件中的存放方式的不同,都有2种存放形式,一种是字符形式(即ASCII码形式),另一种是二进制代码形式。
前者称为有格式存放,后者称为无格式存放。
由于对直接文件存取的基本操作步骤与对顺序文件存取的基本操作步骤相同,二者的不同主要体现在操作时是否应顺序进行。
下面以顺序文件为例进行具体分析。
1.1 有格式文件的结构有格式文件全部由有格式的记录组成,有格式的记录是字符的序列,以ASCII码形式存放。
各记录以回车符(0DH)和换行符(0AH)作为结束标志,各记录之间无分隔符,各记录的长度(字节数)可以不等。
1.2 无格式文件的结构无格式文件全部由无格式记录组成,无格式记录是值的序列,即二进制代码序列。
这种格式的文件,其第1个字节是4BH(即十进制的75),最后1个字节为82H(即十进制的130),各无格式记录的数据信息位于这2个字节之间。
每一个无格式记录都由下面3部分组成:(1)记录的首字节,是该记录所有数据所占的字节数;(2)组成该记录的各数据内容。
C/C++/FORTRAN 混合编程混合编程在软件编程中是经常遇到的问题,尤其是C/C++/FORTRAN的混合编程,本文主要说明以上三种语言混合编程中经常遇到的问题,同时,也说明了不同平台下混合编程应注意的问题。
混合语言编程要注意的问题主要体现在:函数调用和数据结构的存储。
1 Windows平台函数:由于Fortran编程语言没有大小写之分,Windows平台下的混合语言编程要注意的主要是大小写的问题。
考虑到编译器的差异,可以用下面的方式进行跨平台编程的函数声明。
( C/C++编译器使用Microsoft Visual C++ 6.0, Fortran编译器使用 Digital Visual Fortran 6.0)。
假设一个C的函数为 void cFunction(); 那么,只需要在它的头文件里面进行如下定义即可:#ifdef __cplusplusextern “C” void {#endifextern void __stdcall CFunction();#define cFunction CFUNCTION#ifdef __cplusplus}#endif这样,在Fortran或者C++的程序里面就可以直接调用了。
假设是一个Fortran函数SUBROUTINE FFUNCTION(); 那么,在C++头文件里进行如下的定义就可以了:#ifdef __cplusplusextern “C” void {#endifextern void __stdcall ffunction();#define ffunction FFUNCTION#ifdef __cplusplus}#endif这样,就可以在C++的程序里面直接调用。
由于C编译器里面,没有定义__cplusplus这个环境变量,因此,C文件里面,也可以直接使用这个头文件。
如果是一个C++函数,如: void cPlusplusFunction();和c函数一样,进行下面的定义即可:#ifdef __cplusplusextern “C” void {#endifextern void __stdcall cPlusplusFunction ();#define cPlusplusFunction CPLUSPLUSFUNCTION#ifdef __cplusplus}经过上面的定义后,所有的函数便可以在三种语言中自由调用。
在三种语言的混合编程中,还要注意函数的参数:字符串的传递问题。
Windows平台上的Fortran和C/C++的混合语言编程里,字符串的处理需要特别注意。
Fortran的一个字符变量是定长的字符串,没有特别的终止符号,这不像C/C++。
关于怎样表示字符、怎样存储它们的长度没有固定的约定。
有些编译器把一个字符参数作为一对参数传送给一个程序,其中之一是保存这个串的地址,另一个是保存串的长度。
Fortran里面字符串的结束就是靠字符串的长度确定的。
对含有字符串的函数,可以这样处理:例如函数 void cCharFunction( char *msg );需要定义成:void cCharFunction( char *msg , int len ); 经过上面的define之后,在Fortran中,只需调用CCHARFUNCTION( MSG )即可。
由于Fortran程序没有明显得字符串结束标志,这样,如果两个字符串连在一起的话,C的程序里就会取到这个连在一起的字符串,因此,最好在C的程序里面,对这个由Fortran程序得到的字符串进行处理,因为,从len这个变量,可以得到字符串长度,截取msg的前len个字符作为这个字符串的应有长度。
而如果是在Fortran程序里面,如函数:SUBROUTINE FCHARFUNCTION (FCHAR);经过相应的声明,进行下面的定义即可:#define fCharFunction( fchar ), FCHARFUNCTION( fchar, strlen(fchar) )这样,在C/C++程序里即可直接调用。
在这三种语言的混合编程里,还有一个小问题就是指针的问题。
Fortran里面所有的变量都相当于C/C++里面的指针,所以,在C/C++里面的程序里,函数的参数应一律声明成指针的形式(除了字符串参数后面的长度)。
数据:混合编程里,数据上存在的差异也必须引起足够的重视。
这体现在两个方面,数组和结构。
数组:Fortran语言里面,数组和C/C++里面的数组有些不同,这表现在两个方面,一是行列顺序,二是数组起始值。
Fortran语言不同于C/C++的行优先,而使用列优先的方式。
假设一个A数组,m行n列,那么采用行优先时的数据存放格式为:a11,a12,…,a1n,a21,a22,…,a2n,……,am1,am2,…,amn而采用列优先的数据存放格式为:a11,a21,…,am1,a12,a22,…,am2,……,a1n,a2n,…,amn行优先顺序推广到多维数组,规定为先排最右的下标;列优先顺序推广到多维数组,规定为先排最左的下标。
这样,在混合语言编程里调用数据时,必须注意行列优先的差别,进行准确的调用。
数组的另一个差别是起始下标的不同。
Fortran里面,默认的数组下标是以1开始的,而C/C++里面是从0开始的,所以,在调用里面要注意加一或者减一,以保证调用到正确的数据。
结构:在Fortran语言里的结构经过声明后,就被分配了空间,在C/C++里面也要声明它,采用下面的方式:Fortran:COMMON /COLOR7/ C_RED, C_GREEN, C_BLUECOMMON /NDDAT/ NID(NASIZE),XN(3,NASIZE)#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif#define color7 COLOR7#define nddat NDDATextern struct {float c_red; float c_green; float c_blue;} color7;extern struct {int nid[NASIZE]; float xn[NASIZE][3];} nddat;#ifdef __cplusplus}#endif2 Linux平台Linux平台的混合语言编程和Windows平台上的基本没有什么区别,主要是在define上的不同。
考虑到编译器的差异,在函数声明上,可以用下面的方式进行跨平台编程的函数声明。
( C/C++编译器使用GNU gcc,Fortran编译器使用 pgi Fortran )。
假设一个C的函数为 void cFunction(); 那么,只需要在它的头文件里面进行定义即可:#ifdef __cplusplusextern “C” void {#endifextern void CFunction();#define cFunction cfunction_#ifdef __cplusplus}#endif这样,在Fortran或者C++的程序里面就可以直接调用了。
注意:函数名应不大于31个字符。
(即cfuntion_字符长度不大于32字符。
PGI&Linux) 同样,对于C++和Fortran里面的函数,声明的时候,也只要改成小写,加下划线即可。
对于数组来说,变化和Windows是一致的。
都是行列优先顺序不同的。
而对于字符串来说,则不需要额外的注意,gcc编译器会处理好这个问题,也就是并不需要作出额外的改变。
数据结构的定义,也要改成小写加下划线的方式,如:Fortran:COMMON /COLOR7/ C_RED, C_GREEN, C_BLUECOMMON /NDDAT/ NID(NASIZE),XN(3,NASIZE)C/C++:#ifdef __cplusplusextern "C" {#define color7 color7_#define nddat nddat_extern struct {float c_red; float c_green; float c_blue;} color7;extern struct {int nid[NASIZE]; float xn[NASIZE][3];} nddat;#ifdef __cplusplus}#endif3 其它平台对于Solaris平台,基本上和Linux平台完全一致,但是,考虑到Solaris大多运行在Sparc CPU上,它是采用big endian的,而基本的Windows和Linux运行在Intel或者AMD的X86平台,都是采用little endian的,这一点需要特别注意,这在读写数据文件时,应该给予足够的重视。
其它的UNIX平台如HP UNIX,ULTRIX,IRIS等,一般都只有define上的微小差别,在字符串处理、结构及数组方面基本与Linux相同,对它们来说,考虑更多的应该是中央处理器的不同带来的差别。
(如对齐、大端和小端)。
WIN32 平台define a AULTRIX || SPARC || IRIS || LINUX 平台 define a a_ HPUX || AIX 平台勿须define 4 C/C++/FORTRAN 混合编程中的字符串处理混编中经常会出现需要传递字符串的情况,而字符串的传递是一个较为麻烦的事情,在Fortran里面,字符串是没有结束符的,但是有长度的概念,也就是,编译器里面会给每一个字符串一个长度,以控制字符串的长度。
但是这个长度参数在不同的平台下,其位置也是不同的(有的直接跟在字符串后面,有的则跟在函数参数的最后面),对于常见的平台如Windows,Linux, Solaris, HP UNIX, IRIS, 可以用如下方法定义:例如 c函数void messag( char *msg1, int *where1, char *msg2, int *where2 ){printf(“……%s should be %d, while %s should be %d\n”, msg1, *where1, msg2,where2);}如果要在Fortran里面调用的话,需要以下define:#if defined ULTRIX || SPARC || IRIS || LINUX || WIN32#if defined ULTRIX || SPARC || IRIS || LINUXextern void __stdcall messag(char*, int*, char*, int*, int, int)#define messag( s1, i1, s2, i2 ) messag_( s1, i1, s2, i2, strlen(s1), strlen(s2) )#else /* WIN32 Platform */extern void __stdcall messag(char*, int, int*, char*, int, int*)#define messag( s1, i1, s2, i2 ) MESSAGE( s1, strlen(s1), i1, s2, strlen(s2),i2 )#endif#else /* Other Platform */extern void __stdcall messag(char*, int*, char*, int*, int, int)#define messag( s1, i1, s2, i2 ) messag( s1, i1, s2, i2, strlen(s1), strlen(s2) )#endif如果用在C++中,加上相应的#ifdef __cplusplusextern “C” {#endif/* your extern code */#ifdef __cplusplus}#endifFortran里面便可以直接调用,如:CALL MESSAG(char1, i1, char2,i2)同样,在Fortran里面写的字符串处理函数,使用以上的Define和extern后,也可以在c里面直接调用。