我使用一个包含微分方程求解器的dll,以及其他有用的数学工具。不幸的是,该dll是用Fortran编写的。我的程序是用python 3.7编写的,我将spyder用作IDE。
我从dll成功调用了简单函数。但是,我似乎无法使需要多维数组的函数正常工作。
这是我要调用的函数的在线文档:https://www.nag.co.uk/numeric/fl/nagdoc_fl26/html/f01/f01adf.html
如果执行以下代码,内核将死而没有错误消息:
import numpy as np
import cffi as cf
ffi=cf.FFI()
lib=ffi.dlopen("C:\Windows\SysWOW64\DLL20DDS")
ffi.cdef("""void F01ADF (const int *n, double** a, const int *lda, int *ifail);""")
#Integer
nx = 4
n = ffi.new('const int*', nx)
lda = nx + 1
lda = ffi.new('const int*', lda)
ifail = 0
ifail = ffi.new('int*', ifail)
#matrix to be inversed
ax1 = np.array([5,7,6,5],dtype = float, order = 'F')
ax2 = np.array([7,10,8,7],dtype = float, order = 'F')
ax3 = np.array([6,8,10,9],dtype = float, order = 'F')
ax4 = np.array([5,7,9,10], dtype = float, order = 'F')
ax5 = np.array([0,0,0,0], dtype = float, order = 'F')
ax = (ax1,ax2,ax3,ax4,ax5)
#Array
zx = np.zeros(nx, dtype = float, order = 'F')
a = ffi.cast("double** ", zx.__array_interface__['data'][0])
for i in range(lda[0]):
a[i] = ffi.cast("double* ", ax[i].__array_interface__['data'][0])
lib.F01ADF(n, a, lda, ifail)
由于具有一维数组的函数可以工作,所以我认为多维数组是个问题。
非常感谢任何帮助,锡洛
无法访问您所引用的dll会使给出明确的答案变得复杂,但是,dll的文档和所提供的Python脚本可能足以诊断问题。您的示例中至少有两个问题:
C头接口:
您的文档链接清楚地说明了函数的C头接口应为什么样。我不太熟悉C,Python的cffi或cdef,但是函数接口中a
的参数声明似乎不对。如文档中所述,功能接口中的double** a
(指向双精度指针的指针)最有可能是double a[]
或double* a
(双精度指针的指针)。
用Fortran顺序定义2d Numpy数组:
ax1..5
是一维数组,因为这些数组只有一维order='F'
,并且order='C'
就内存布局和访问而言是等效的。因此,在此处指定order='F'
可能不会达到预期的效果(对于多维数组,Fortran使用列主排序的方式)。ax
变量是Numpy数组的元组,而不是2d Numpy数组,因此在内存中的表示形式(将数据传递到Fortran dll时最重要)与2d数组非常不同。 >我的第一步是更正C标头接口。接下来,我将使用Fortran顺序将ax
声明为具有二维的适当Numpy数组,然后将其强制转换为适当的数据类型,如本例所示:
#file: test.py import numpy as np import cffi as cf ffi=cf.FFI() lib=ffi.dlopen("./f01adf.dll") ffi.cdef("""void f01adf_ (const int *n, double a[], const int *lda, int *ifail);""") # integers nx = 4 n = ffi.new('const int*', nx) lda = nx + 1 lda = ffi.new('const int*', lda) ifail = 0 ifail = ffi.new('int*', ifail) # matrix to be inversed ax = np.array([[5, 7, 6, 5], [7, 10, 8, 7], [6, 8, 10, 9], [5, 7, 9, 10], [0, 0, 0, 0]], dtype=float, order='F') # operation on matrix using dll print("BEFORE:") print(ax.astype(int)) a = ffi.cast("double* ", ax.__array_interface__['data'][0]) lib.f01adf_(n, a, lda, ifail) print("\nAFTER:") print(ax.astype(int))
出于测试目的,请考虑以下具有the same interface as your actual dll的Fortran子例程,该例程可替代您的dll。它将简单地将10 **(i-1)添加到输入数组
a
的第i列。这将允许检查Python和Fortran之间的接口是否按预期工作,以及数组a
的预期元素是否在以下位置进行操作:
!file: f01adf.f90 Subroutine f01adf(n, a, lda, ifail) Integer, Intent (In) :: n, lda Integer, Intent (Inout) :: ifail Real(Kind(1.d0)), Intent (Inout) :: a(lda,*) Integer :: i print *, "Fortran DLL says: Hello world!" If ((n < 1) .or. (lda < n+1)) Then ! Input variables not conforming to requirements ifail = 2 Else ! Input variables acceptable ifail = 0 ! add 10**(i-1) to the i'th column of 2d array 'a' Do i = 1, n a(:, i) = a(:, i) + 10**(i-1) End Do End If End Subroutine
编译Fortran代码,然后运行建议的Python脚本,将为我提供以下输出:
> gfortran -O3 -shared -fPIC -fcheck=all -Wall -Wextra -std=f2008 -o f01adf.dll f01adf.f90
> python test.py
BEFORE:
[[ 5 7 6 5]
[ 7 10 8 7]
[ 6 8 10 9]
[ 5 7 9 10]
[ 0 0 0 0]]
Fortran DLL says: Hello world!
AFTER:
[[ 6 17 106 1005]
[ 8 20 108 1007]
[ 7 18 110 1009]
[ 6 17 109 1010]
[ 1 10 100 1000]]