Ubuntu下Fortran与Python如何结合

在Ubuntu下，Fortran与Python可以通过多种方式结合使用，以下是几种常见的方法：

使用f2py

f2py是NumPy提供的一个工具，可以将Fortran代码转换为Python模块。以下是使用f2py的基本步骤：

1. 安装必要的软件包：

sudo apt update
sudo apt install gfortran python3-numpy

2. 编写Fortran代码：

创建一个名为example.f90的文件，内容如下：

subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add") use, intrinsic :: iso_c_binding real(c_double), intent(in) :: a, b real(c_double), intent(out) :: c c = a + b end subroutine add

3. 使用f2py生成Python模块：

f2py -c example.f90 -m example

4. 在Python中使用生成的模块：

import example
result = example.add(2.0, 3.0)
print(result)  # 输出 5.0

使用Cython

Cython是一个编程语言，可以将Python代码转换为C代码，并且可以调用Fortran代码。以下是使用Cython的基本步骤：

1. 安装必要的软件包：

sudo apt update
sudo apt install gfortran python3-cython

2. 编写Fortran代码：

创建一个名为example.f90的文件，内容如下：

subroutine add_(double *a, double *b, double *c)
    use iso_c_binding
    implicit none
    *a = *b + *c
end subroutine add_

3. 编写Cython接口代码：

创建一个名为example.pyx的文件，内容如下：

cdef extern from "example.f90":
    void add_(double *a, double *b, double *c)

def add(double a, double b):
    cdef double c
    add_(&a, &b, &c)
    return c

4. 创建setup.py文件：

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup(
    ext_modules=cythonize("example.pyx"),
    extra_link_args=['-lgfortran']
)

5. 编译Cython代码：

python setup.py build_ext --inplace

6. 在Python中使用生成的模块：

import example
result = example.add(2.0, 3.0)
print(result)  # 输出 5.0

使用pybind11

pybind11是一个轻量级的头文件库，用于将C++代码暴露给Python。虽然它主要用于C++，但也可以通过一些技巧来调用Fortran代码。以下是使用pybind11的基本步骤：

1. 安装必要的软件包：

sudo apt update
sudo apt install gfortran python3-pybind11-dev

2. 编写Fortran代码：

创建一个名为example.f90的文件，内容如下：

subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add") use iso_c_binding real(c_double), intent(in) :: a, b real(c_double), intent(out) :: c c = a + b end subroutine add

3. 编写C++包装代码：

创建一个名为wrapper.cpp的文件，内容如下：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include "example.f90"

namespace py = pybind11;

double add(double a, double b) {
    double c;
    add_(&a, &b, &c);
    return c;
}

PYBIND11_MODULE(example, m) {
    m.def("add", &add, "A function that adds two numbers");
}

4. 创建CMakeLists.txt文件：

cmake_minimum_required(VERSION 3.4)
project(example)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
find_package(pybind11 REQUIRED)
pybind11_add_module(example wrapper.cpp example.f90)

5. 编译代码：

mkdir build
cd build
cmake ..
make

6. 在Python中使用生成的模块：

import example
result = example.add(2.0, 3.0)
print(result)  # 输出 5.0

以上方法各有优缺点，选择哪种方法取决于你的具体需求和偏好。