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c++ - 混合编程 - 包括 Fortran 的 C++ 头文件

问题描述

我正在尝试在用 Fortran 编写的程序中使用用 C++ 编写的库中的函数。C++ 库总结在一个头文件中，因此如果您想在另一个 C++ 程序中使用它，您只需要做#include functions.h我想了解如何在 Fortran 中做类似的事情。

根据我的研究，我创建了这个最小的可行示例：

clib/functions.h：

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
extern "C"
{
int __stdcall add(int x, int y);
} 
#endif

clib/functions.cpp：

extern "C"
{
int __stdcall add(int x, int y)
{
    return x + y;
}
}

cinclude.c

#include "clib/functions.h"

cinterface.f95:

module cinterface
  use,intrinsic::ISO_C_BINDING
  integer(C_INT)::a,b
  interface
    integer(C_INT) function add(a,b) bind(C,name="add")
      use,intrinsic::ISO_C_BINDING
      implicit none
!GCC$ ATTRIBUTES STDCALL :: add
!DEC$ ATTRIBUTES STDCALL :: add
      integer(C_INT), value ::a,b
    end function add
  end interface
end module cinterface

main.f90

 program main
   use cinterface      
   implicit none
   integer :: c
   c = add(1,2)
   write(*,*) c
 end program

生成文件：

FC = gfortran
CC = g++
LD = gfortran
FFLAGS = -c -O2
CFLAGS = -c -O2
OBJ=main.o 
DEP = \
    cinterface.o cinclude.o

.SUFFIXES: .f90 .f95 .c .o
# default rule to make .o files from .f files
.f90.o  : ;       $(FC) $(FFLAGS) $*.f90 -o $*.o
.f95.o  : ;       $(FC) $(FFLAGS) $*.f95 -o $*.o
.c.o  : ;       $(CC) $(CFLAGS) $*.c -o $*.o
%.o: %.mod
#
main.ex: ${DEP} ${OBJ}
    $(LD)  ${DEP}  ${OBJ} -o prog.exe
#

当我尝试使用 Cygwin 制作这个项目时，出现以下错误：

main.o:main.f90:(.text+0x13): undefined reference to `add'
main.o:main.f90:(.text+0x13): relocation truncated to fit: R_X86_64_PC32 against undefined symbol `add'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [makefile:19: main.ex] Error 1

如何使addFortran 中的功能正常工作？

标签： c++fortranfortran-iso-c-binding

解决方案

你是那里的大部分。要完成这项工作，您需要解决两件事：链接和参数传递约定。

连锁

正如 francescalus 所指出的，Fortran 编译器不理解如何解析 C/C++ 头文件。所以你的 functions.h 和 cinclude.c 文件在这个例子中没有任何用处。

不过，不要扔掉你的functions.h。在其中您将添加函数声明为：

extern "C"
{
    int __stdcall add(int x, int y);
}

extern "C"是重要的部分。这告诉 g++ 以下代码块中的符号不​​受所有 C++名称 mangling的影响。您需要围绕addfunctions.cpp 中的定义进行相同的定义。

extern "C"
{
    int add(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }
}

完成后，您需要链接的只是functions.o、cinterface.o/mod 和main.o。

参数传递约定

方法add是声明参数x并按y值传递给函数。这是 C/C++ 函数参数的默认行为。另一方面，Fortran 默认通过引用将参数传递给函数/子例程。在 C++ 中，这看起来像int add(int* x, int* y). 有两种方法可以解决这个问题。

第一个选项是使用参数的整数指针重新定义 add 函数，并在函数内取消引用它们。

extern "C"
{
    int add(int* x, int* y)
    {
        return *x + *y;
    }
}

第二个选项（恕我直言，首选选项）是声明 Fortran 接口以按值传递参数。它们没有在add函数中被修改......为什么通过引用传递它们？如果您选择此选项，那么您的 cinterface.f95 将需要包含以下声明add：

integer(C_INT) function add(a,b) bind(C,name="add")
    use,intrinsic::ISO_C_BINDING
    implicit none
    integer(C_INT),value::a,b
end function add

注意变量和的附加value装饰。无论您使用哪个选项，如果在我的机器上没有它，我会打印出 8393540 作为函数调用的结果。在解决了参数传递约定后，我按预期打印了 3 个。abadd

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