Fortran / C互操作性将结构从Fortran传递给具有可分配的C

Question

我正在尝试将一个结构从fortran传递给C，在Fortran中该结构具有可分配的位置。我想在fortran中的一个结构内分配数组，并在C中读取它。但是，当我尝试在C中打印分配的数组时，出现了错误消息分段错误（核心已转储）。我正在使用Intel编译器版本19.0.1.144。

我对C还是比较陌生，因此为了测试这个想法，我在fortran中分配了一个一维数组并将其传递给C。这非常好。您可以在fortran代码中看到ff是可分配的数组，并且为它分配了维度ii（等于5）。我初始化数组ff并使用type（C_ptr）的指针存储ff数组的地址。我在C中打印ff，它打印出正确的ff值，即14.7、15.7、16.7、17.7、18.7。使用相同的想法，我声明了一个带有整数ival，实数cval和可分配变量dval的struct data1。我为结构类型data1分配了一个指针pdata。我分配了指针和数组dval。我在C Main中调用fortran来打印结构量，并且在打印数组d（或dval）时遇到错误。此外，C中ival和cval的值不正确。

SUBROUTINE Simulation(ii,ffp,cdata) BIND(C)

   use, intrinsic  :: iso_c_binding

   integer(kind=4),  intent(in)  :: ii
   type(C_PTR),      intent(out) :: ffp
   real (C_double),  dimension(:), allocatable, target, save :: ff
   integer(kind=4) :: err, i

   Type :: data1
      Integer :: ival
      Real :: cval
      Real (C_double), dimension(:), allocatable :: dval
   end Type data1

   type(C_ptr), intent(out) :: cdata
   type(data1), Target, save :: tdata
   type(data1), pointer :: pdata

   !Allocating memory for pdata:
   Allocate(pdata,stat=err)
   print *,'allocate returned: ',err

   !Allocating memory for dval:
   allocate(pdata%dval(ii),stat=err)
   print *,'allocate returned: ',err

   !Allocating memory for ff:
   allocate(ff(ii),stat=err)
   print *,'allocate returned: ',err

   ffp = C_LOC(ff(1))

   cdata = C_Loc(pdata)

   pdata%ival = 4
   pdata%cval = 17.6
   pdata%dval(1) = 1.2
   pdata%dval(2) = 1.2*2
   pdata%dval(3) = 1.2*3
   pdata%dval(4) = 1.2*4
   pdata%dval(5) = 1.2*5

   print*,"ival = ",pdata%ival
   print*,"cval = ",pdata%cval
   print*,"davl(1) = ",pdata%dval(1)
   print*,"davl(4) = ",pdata%dval(4)

   write(*,*) '#Fortran address of ff:', LOC(ff(1))
   write(*,*) '#Fortran address: pdata', LOC(pdata)
   write(*,*) 'size of ff =',sizeof(ff)
   write(*,*) 'size of pdata =',sizeof(pdata)

   do i=1,ii
      ff(i) = i + 13.7d0
   end do

END SUBROUTINE SIMULATION

调用fortran子例程的c代码是

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct temp {int ival; float cval; double *d;};
void simulation(int *ii, double **ff, struct temp *data2);
int main()
{
    int ii = 5;
    double *ff;
    struct temp data2;

    int i;

    simulation(&ii,&ff,&data2);

    printf("#C address of ff: %d\n", ff);

    printf("#C address of data2: %d\n", data2);

    printf("Size of ff in C is %d\n", sizeof(ff));

   for (i=0; i<ii; i++)
        printf("ff[%d] = %f\n",i,ff[i]);

    printf("data ival %d \n",data2.ival);

    printf("data cval %f \n",data2.cval);

    printf("data dval(1) %f \n",data2.d[0]);
    printf("data dval(4) %f \n",data2.d[3]);

    return 0;
}

终端上的输出

bash-4.2$ ./a.out 
 allocate returned:            0
 allocate returned:            0
 allocate returned:            0
 ival =            4
 cval =    17.60000    
 davl(1) =    1.20000004768372     
 davl(4) =    4.80000019073486     
 #Fortran address of ff:              26650144
 #Fortran address: pdata              26636320
 #Fortran address: tdata               7054304
 size of ff =                    40
 size of pdata =                    80
 size of tdata =                    80
#C address of ff: 26650144
#C address of data2: 26636320
Size of ff in C is 8
ff[0] = 14.700000
ff[1] = 15.700000
ff[2] = 16.700000
ff[3] = 17.700000
ff[4] = 18.700000
data ival 26636320 
data cval 0.000000 
Segmentation fault (core dumped)

您可以看到在fortran中ival是4，而cavl是17.6，但是在Cival中是struct data2的地址，cval = 0.0。我无法找出问题所在。我很抱歉将整个代码粘贴到论坛中，我想不出一种更好的解释方法。对于这方面的任何建议/帮助，我将不胜感激。预先谢谢！

Answer 1

派生类型data1不可与C互操作：它具有可分配的组件。为intent(out)伪参数cdata分配了C_LOC(pdata)的结果，其中pdata是此不可互操作的类型。

C_LOC当实际参数不可互操作时，将为该实际参数返回“不透明句柄”。的含义是（Fortran 2018 18.2.3.6）：

如果实际参数是不可互操作的类型或类型参数，则C_LOC的结果为其提供一个不透明的“句柄”。在实际的实现中，此句柄可能是参数的C地址。但是，只有将C函数视为无法取消引用的无效（通用）C指针（ISO / IEC 9899：2011，6.5.3.2）才可能是可移植的。

您尝试通过data2在C main中进行这种非便携式的引用。从根本上讲，可分配的Fortran数组与C取消引用的指针不同。

您可以将此句柄data2可移植地传递回Fortran过程以进行进一步处理。当伪参数是可分配数组时，Fortran过程甚至可以互操作。