如何编译用于Python的Fortran库？(f2py可能不是一个选项)

Question

我正在尝试编译fortran90库(特别是这个)以便从python(3.4.0)调用它.通常在这种情况下,我会为f2py编写一个包装器并将其称为一天,但是库本身会使用派生类型,这似乎使f2py失败.完整的stderr 粘贴在这里,但相关的线是

getctype: No C-type found in "{'typename': 'optim_type', 'typespec': 'type'}", assuming void.

另一个基于numpy文档的选项是使用ctypes,它也会失败

Python 3.4.0 (default, Jun 19 2015, 14:20:21) 
[GCC 4.8.2] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import numpy as np
>>> np.ctypeslib.load_library('libLBFGS', '/home/kaplane/src/TOOLBOX_OPTIMIZATION_shared/lib')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/home/kaplane/.local/lib/python3.4/site-packages/numpy/ctypeslib.py", line 123, in load_library
    return ctypes.cdll[libpath]
  File "/usr/lib/python3.4/ctypes/__init__.py", line 426, in __getitem__
    return getattr(self, name)
  File "/usr/lib/python3.4/ctypes/__init__.py", line 421, in __getattr__
    dll = self._dlltype(name)
  File "/usr/lib/python3.4/ctypes/__init__.py", line 351, in __init__
    self._handle = _dlopen(self._name, mode)
OSError: /home/kaplane/src/TOOLBOX_OPTIMIZATION_shared/lib/libLBFGS.so: invalid ELF header

我无法弄清楚的是ELF标题的无效内容.输出来自$ readelf -h与工作的共享库相同(除了程序和节头的数量,大小和位置).

我是如何编译库的

在我的本地机器上编译我使用gfortran而不是ifort,并将编译器标志设置为

OPTF =  -O3 -shared -fPIC
OPTC =  -O3 -shared -fPIC
OPTL =  -O3 -shared -fPIC
AR= ar 
ARFUNCT= cruvs

在Makefile.inc文件中.我也运行一个脚本

find ./ -name "Makefile" | xargs sed -i -e 's/lib\([A-Z]*\)\.a/lib\1.so/g'

所以库被标记为.so而不是.a.这似乎不会影响示例程序的操作.

我想知道什么

我认为最好的选择是找出如何编译库,这样我就不会得到无效的ELF错误.如果做不到这一点,我需要弄清楚如何使用派生类型编译Fortran模块,但我所做的搜索并不乐观.

Answer 1

f2py 是为 Fortran77 代码编写的，因此不支持 Fortran90+ 的大部分功能，例如派生类型、可分配数组等。

我自己的解决方法是在我想要使用的子例程周围编写一个 Fortran 包装器例程。在这个包装器例程中，我将所有可分配数组（因为这是唯一使用的不受支持的功能）复制到固定大小数组（f2py似乎也有一个未记录的最大数组大小：/）。然后将这些固定大小的数组与原始数组的大小一起用作 Fortran 包装器例程的输出。

此外，我为生成的 f2py 库编写了一个 python 包装器例程，该例程读取这些固定大小的数组（读取 LARGE），包括大小信息并仅返回实际数据（从固定大小的数组中删除所有未使用的行/列等） 。

这种方法是唯一可能的，因为我对源文件和预期数据有完全的控制和了解。如果你的作品可能不会被你范围之外的人使用，我不会推荐它。

作为替代方案，您应该看看 Cython。这提供了一种使用iso_c_binding [2]在 Fortran 和 Python 例程之间交换数据的近乎本机的方法。有关最小工作示例，请参见此处。关于这一点的精彩讨论也可以在这个问题的第一条评论中找到（仅供参考）。

我使用了上面的解决方法，因为当时我无法让它工作。但我刚才提到的精彩演讲和教程已经被添加了，这应该会让它变得更容易。