gfortran：将逻辑参数从 C 传递给 Fortran 函数

Question

当调用带有参数的 Fortran 函数时logical，特别是使用 gfortran 时，我应该在 C 中使用什么参数类型？gfortran 的记录在哪里？

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这是一个示例程序，如果没有警告就无法编译：

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内容one.f：

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      subroutine proc1(x)\n      logical x\n      end\n

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内容main.c：

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void proc1_(_Bool *x);\n\nint main() {\n    _Bool x;\n\n    proc1_(&x);\n\n    return 0;\n}\n

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如果我按如下方式使用 GCC 进行编译，并启用 LTO，我会收到有关函数原型不匹配的警告：

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gfortran -flto -c one.f\ngcc -flto -c main.c\ngcc -flto main.o one.o\n

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我收到的警告：

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main.c:2:6: warning: type of \'proc1_\' does not match original declaration [-Wlto-type-mismatch]\n    2 | void proc1_(_Bool *x);\n      |      ^\none.f:2:22: note: \'proc1\' was previously declared here\n    2 |       subroutine proc1(x)\n      |                      ^\none.f:2:22: note: code may be misoptimized unless \'-fno-strict-aliasing\' is used\n

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请注意，启用 LTO 允许链接器验证原型之间的参数类型是否匹配。不幸的是，使用 LTO 不是我们的选择。CRAN要求在启用 LTO 的情况下，在没有这些警告的情况下编译提交的代码。

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我只在尝试使用logical参数时才发现问题。real，integer并且character都很好。

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可以要求 gfortran 生成 C 原型，这是它给我的输出：

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gfortran -flto -fc-prototypes-external -c one.f\n

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void proc1_ (int_fast32_t *x);\n

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在 C 原型中使用int_fast32_t也不起作用。我尝试过的类型都没有，既不是int，也不是_Bool。通常，当原型之间存在类型不匹配时，错误消息会提到类型应该是什么\xe2\x80\x94，但在本例中不是这样。

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我怎样才能找到正确的使用类型？

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Answer 1

为了实现真正的现代 C-Fortran 互操作性，您应该使用模块提供的类型（种类）iso_c_binding并创建您的 Fortran 过程bind(c)。这样你就可以使用logical(c_bool).

在旧风格中，最好的办法是使用整数并在 Fortran 内部传递一个且仅int正确的值。老C没有，是后来加上去的。integerlogicalbool

经过最小的改变：

      subroutine proc1(x)
      use iso_c_binding
      logical(c_bool) x
      end

#include <stdbool.h>
void proc1_(bool *x);

int main() {
    bool x;

    proc1_(&x);

    return 0;
}

> gfortran -flto -c one.f
> gcc -flto -c main.c
> gcc -flto main.o one.o

在我的 Linux 和 GCC 7 和 10 上没有发出警告。

或者进一步更改后：

      subroutine proc1(x) bind(C, name="proc1")
      use iso_c_binding
      logical(c_bool), value :: x
      end

#include <stdbool.h>
void proc1(bool x);

int main() {
    bool x;

    proc1(x);

    return 0;
}

当然，只有当它确实只是一个输入参数时，才更改为按值传递。

Answer 2

正如 Vladimir F 的回答所解释的，正确且保证可移植的解决方案是创建一个使用 ISO_C_BINDING 的 Fortran 包装器例程。该包装器还可以借此机会创建更惯用的 C 接口，例如使用value说明符按值传递标量。

然而，对于在没有 LTO 的情况下在 GFortran 上运行的快速而肮脏的解决方案（在其他编译器上也有可能，但不能保证），请参阅https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gfortran/Internal-representation-of-LOGICAL- Variables.html#逻辑变量的内部表示。也就是说，您可以传递包含1for true 和0for false 的适当大小的 C 整数变量。此处适当的大小意味着除非您使用-fdefault-integer-8或此类编译选项编译了 Fortran 代码，否则 GFortran 默认类型逻辑将为 4 个字节，因此纯 Cint应该很好（或者int32_t如果您真的想确定，尽管我不知道）认为 GFortran 支持 Cint不是 32 位的任何目标）。

这不适用于 LTO 的原因是，虽然上述方法有效，但在 GCC 内部，Fortran LOGICAL 变量几乎与整数相同，但又不完全相同。因此，实际上它们是特殊的整数变量，最大值为 1，最小值为 0，即使它们占用更多空间（由其 kind 参数指定）。所以这种类型不匹配很可能就是它所抱怨的。不幸的是，除了上述通过 ISO_C_BINDING 的正确解决方案外，没有解决此问题的方法。