f2py 回调上的段错误

Question

我正在研究分形生成器代码。主要代码是用Python编写的，迭代部分是用Fortran编写的。我使用f2py将两个代码粘合在一起。这是我使用的 fortran 函数：

function iterate(z0, func, zmax, niter) result(n)

    implicit none

    complex(kind=8), intent(in) :: z0
    real(kind=8), intent(in) :: zmax
    integer, intent(in) :: niter
    external func
    complex(kind=8) :: func

    integer :: n
    complex(kind=8) :: z

    n = 0
    z = z0
    do while ((n < niter) .and. (abs(z) < zmax))
        z = func(z)
        n = n + 1
    end do

end function iterate 

这是生成的包装器代码的文档字符串：

n = iterate(z0,func,zmax,niter,[func_extra_args])

Wrapper for ``iterate``.

Parameters
----------
z0 : input complex
func : call-back function
zmax : input float
niter : input int

Other Parameters
----------------
func_extra_args : input tuple, optional
    Default: ()

Returns
-------
n : int

Notes
-----
Call-back functions::

  def func(z): return z
  Required arguments:
    z : input complex
  Return objects:
    z : complex

尝试与任何 python 回调函数一起Segmentation fault使用时出现错误。iterate这是我得到的示例结果：

>>> from foo import iterate
>>> iterate(1.0j, lambda x: 4.0 + x**2,  4.0, 256)
Segmentation fault

我已经浏览了有关 f2py 回调的所有可用文档，但没有找到此问题的任何解决方案。任何帮助，将不胜感激。

更新

这是 gdb 的回溯：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
cb_func_in_iterate2__user__routines (return_value=0x7fffffffdbc0, z_cb_capi=0x3ff0000000000000)
    at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c:470
470 /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c: No such file or directory.
(gdb) backtrace 
#0  cb_func_in_iterate2__user__routines (return_value=0x7fffffffdbc0, z_cb_capi=0x3ff0000000000000)
    at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c:470
#1  0x00007ffff6b6482b in iterate2 (z0=(1,1), func=func@entry=0x7ffff6b60c20 <cb_func_in_iterate2__user__routines>, zmax=4, niter=256)
    at julia.f90:38
#2  0x00007ffff6b64897 in f2pywrapiterate2 (iterate2f2pywrap=0, z0=(1,1), func=func@entry=0x7ffff6b60c20 <cb_func_in_iterate2__user__routines>, 
    zmax=4, niter=256) at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/julia-f2pywrappers.f:25
#3  0x00007ffff6b61f5e in f2py_rout_julia_iterate2 (capi_self=<optimized out>, capi_args=<optimized out>, capi_keywds=<optimized out>, 
    f2py_func=0x7ffff6b64880 <f2pywrapiterate2>) at /tmp/tmpT8xG1q/src.linux-x86_64-2.7/juliamodule.c:811
#4  0x00000000004caaa1 in PyEval_EvalFrameEx ()
#5  0x00000000004c87a1 in PyEval_EvalCodeEx ()
#6  0x00000000005030ef in ?? ()
#7  0x00000000004f8c72 in PyRun_FileExFlags ()
#8  0x00000000004f7d77 in PyRun_SimpleFileExFlags ()
#9  0x00000000004982f2 in Py_Main ()
#10 0x00007ffff6f12b45 in __libc_start_main (main=0x497d80 <main>, argc=2, argv=0x7fffffffe2a8, init=<optimized out>, fini=<optimized out>, 
    rtld_fini=<optimized out>, stack_end=0x7fffffffe298) at libc-start.c:287
#11 0x0000000000497ca0 in _start ()

Answer 1

我有一个解决方法，但恐怕还不是完整的解决方案。关键点似乎是，当 是一个函数f2py时，会生成一些看起来奇怪的、可能只是不正确的 C 代码func。改为func子程序似乎可以使其工作。

要使您的代码正常工作，请更改以下内容：

external func
complex(kind=8) :: func

...

do while ((n < niter) .and. (abs(z) < zmax))
    z = func(z)
...

到

interface foo
   subroutine func(f, z)
     complex(kind=8), intent(out) :: f
     complex(kind=8), intent(in) :: z
   end subroutine func
end interface foo

...

do while ((n < niter) .and. (abs(z) < zmax))
    call func(z, z)
...

这对我来说效果很好，并且给出了正确的答案。如果您对此感到满意，则可以停止阅读。以下是我如何解决它的方法。

至于为什么会发生这种情况，你需要f2py像这样运行

f2py -m modname -h iterate.pyf iterate.f90
f2py -c --debug --build-dir build iterate.pyf iterate.f90

然后我们可以使用 来调试代码gdb python，然后

run -c "import iterate; iterate.iterate(1.0j, lambda x: 4.0 + x*x, 4.0, 256)"

（尽管听上去，你可能已经走到这一步了）。这样做，我们发现它在以下行中出现段错误build/src.linux-x86_64.3.4/iteratemodule.c（您的目录可能不同）：

complex_double z=(*z_cb_capi);

z_cb_capi存在0x0，因此出现段错误。func这出现在在 Fortran 代码中调用时实际调用的 Cython 辅助函数中。func函数声明出现在上面一行之前，在是函数而不是子例程的版本中，它看起来像下面的混乱：

static 
#ifdef F2PY_CB_RETURNCOMPLEX
complex_double
#else
void
#endif
 cb_func_in_iterate__user__routines (
#ifndef F2PY_CB_RETURNCOMPLEX
complex_double *return_value
#endif

#ifndef F2PY_CB_RETURNCOMPLEX
,
#endif
complex_double *z_cb_capi) {

这本质上是以下之一：

static void cb_func_in_iterate__user__routines (complex_double *return_value, complex_double *z_cb_capi)
static complex_double cb_func_in_iterate__user__routines (complex_double *z_cb_capi)

取决于是否F2PY_CB_RETURNCOMPLEX定义。似乎F2PY_CB_RETURNCOMPLEX永远不会被定义，因为 gdb 报告该函数具有第一个定义，但它被调用时就像它是第二个一样。您可以看到这一点，因为在 Fortran 代码中return_value被设置为 的地址，并且没有 ( ) 传递到。zNULLz_cb_capi

因此，这最终导致我们采用第二种方法来解决这个问题：传递-DF2PY_CB_RETURNCOMPLEX给f2py：

f2py -c -DF2PY_CB_RETURNCOMPLEX --debug --build-dir build iterate.pyf iterate.f90

然后cb_func_in_iterate__user__routines以第二种形式编译，这意味着它确实被正确调用。

现在，我认为您不必这样做，所以我相当怀疑这是f2py.