CentOS上Fortran与Python如何协同工作

在CentOS系统上，Fortran与Python的协同工作可以通过多种方式实现，以下是几种常见的方法：

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：

1. 编写Fortran代码：创建一个.f90扩展名的Fortran源文件，例如example.f90：

   subroutine add(a, b, c)
       implicit none
       real(8), intent(in) :: a, b
       real(8), intent(out) :: c
       c = a + b
   end subroutine add
   

2. 编译Fortran代码：在终端中运行以下命令来编译Fortran代码：

   f2py -c example.f90 -m example
   

   这将生成一个名为example.cpython-<version>-linux-gnu.so的文件。

3. 在Python中调用Fortran函数：在Python控制台中运行以下代码：

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

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：

1. 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
   

2. 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
   

3. 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])
   

4. 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
   

使用Intel Fortran编译器（ifort）

1. 安装Intel Fortran编译器：可以从Intel官方网站下载并安装Intel Fortran编译器。以CentOS 5.2为例，下载并安装Intel Fortran Composer XE 2011 for Linux。

2. 编写Fortran代码：创建一个Fortran源文件，例如example.f90：

   program example
       implicit none
       print *, 'Hello from Fortran!'
   end program example
   

3. 使用ifort编译Fortran代码：

   ifort -o example example.f90
   

4. 从Python调用Fortran程序：使用Python的subprocess模块调用生成的可执行文件，方法与上述使用gfortran类似。

通过以上方法，可以在CentOS系统中实现Fortran与Python的结合。选择哪种方法取决于具体需求和环境。