CentOS上Fortran与Python如何集成 - 问答

在CentOS上集成Fortran与Python主要有两种方法：使用f2py工具和使用ctypes库。以下是详细的步骤和示例。

使用f2py工具

f2py是NumPy团队开发的一个工具，可以将Fortran程序转换为Python模块，从而在Python中调用Fortran程序。以下是具体步骤：

编写Fortran代码：

创建一个.f90扩展名的Fortran源文件，例如hello.f90：

subroutine hello(a)
    implicit none
    integer, intent(in) :: a
    print *, 'Hello from Fortran90!!!', a
end subroutine hello

编译Fortran代码：

在终端中运行以下命令来编译Fortran代码：
```
f2py -m foo -c foo.f90
```
这将生成一个名为foo.cpython-<version>-linux-gnu.so的文件。
在Python中调用Fortran函数：

在Python控制台中运行以下代码：
```
import foo
foo.hello(15)
```
输出将是：
```
Hello from Fortran90!!! 15
```

使用ctypes库

ctypes是Python内置的一个库，可以用来调用外部C动态链接库，因此也可以用于调用Fortran程序。以下是具体步骤：

编写Fortran代码：

创建一个Fortran源文件，例如circle.f90：

subroutine area_of_circle(r, area)
    use iso_c_binding
    implicit none
    real(c_double), intent(in) :: r
    real(c_double), intent(out) :: area
    area = 4 * atan(1.0) * r**2
end subroutine area_of_circle

编译Fortran代码为动态链接库：

在终端中运行以下命令：
```
gfortran -shared -fPIC circle.f90 -o circle.so
```

在Python中调用Fortran函数：

编写Python调用脚本test_mat.py：

import numpy as np
from numpy.ctypeslib import load_library, ndpointer
from ctypes import c_int

# 加载动态链接库
flib = load_library("circle", "./circle.so")

# 指定参数和返回数据类型
flib.area_of_circle.argtypes = [ndpointer(dtype=np.float64, ndim=1), c_int]
flib.area_of_circle.restype = c_double

# 创建一个二维数组
data = np.empty(shape=(4, 5), dtype=np.float64, order='F')

# 将数组首地址传入Fortran中进行计算
flib.area_of_circle(data.ctypes.data, 4)

# 打印结果
print("Area of circle with radius 2.0 is", data[0, 0])

运行Python脚本：

在终端中运行以下命令：

python test_mat.py

输出将是：

Area of circle with radius 2.0 is 31.41592653589793

通过以上步骤，你可以在CentOS上成功地将Fortran代码集成到Python中。选择哪种方法取决于你的具体需求和偏好。

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