如何在 Mac OS X Mountain Lion 上编译可分发的 Fortran 二进制文件？

Question

由于 Apple 已停止使用 Xcode 分发 gfortran，我应该如何编译独立于架构的 Fortran 代码？我安装了 Mac OS X Mountain Lion (10.8) 和 XCode 4.4，并安装了 Command Line Tools 包。

Apple 的原生编译器

据我所知，Xcode C / C++ / ObjC 编译器使用GNU compiler collection 的一个分支，以llvm 作为后端；我认为后者可以为 Intel 和 PPC 架构编译和优化“通用”二进制文件。

第三方二进制 Fortran 编译器

高性能计算

我只找到了一个专门为 Mountain Lion 分发二进制版本的 gfortran 的网站：HPC 网站。但是，我没有得到这个来编译 SciPy，后来在 SciPy 的 README 中看到它是"known to generate buggy scipy binaries"。

CRAN/R

SciPy 推荐的（免费）Fortran 编译器是 CRAN's R 服务器上的编译器，但尚未针对 Mountain Lion 进行更新。他们为 Building a Universal Compiler 提供了说明和脚本，但同样，这还没有为 Mountain Lion 更新..

G95

G95 project 自 2010 年以来一直没有更新，所以我没有尝试过。有人在 Mountain Lion 上尝试过吗？

Mac 端口

我想这将是安装 gfortran 的最简单方法，但 port search gfortran 什么也没有，而且我过去对 MacPorts 没有任何兴趣（没有冒犯 MacPorts；它看起来像一个非常活跃的项目，但我已经被 Linux 包管理器宠坏了，我最喜欢的管理器是 aptitude）所以在 Mac OS X 上，我过去从源代码编译软件和库。直到现在都不是问题......

构建 Fortran 编译器

在过去的几天里，我在网上搜索了很多，找到了其他 Fortran 编译器，但我没有找到任何可以交叉编译通用二进制文件或编译 SciPy。

GCC - Gnu 编译器集合

我编译了整个 GCC collection (v4.6.3)，包括 autotools、automake、libtool 和 m4 - 就像 GCC wiki 和 this blog 描述 - 但生成的编译器没有编译通用二进制文件，可能是因为 LLVM没有用作后端。

龙蛋

DragonEgg 是一个“用 LLVM 替换 GCC 的优化器和代码生成器的 gcc 插件”。这看起来很有趣，但我不知道如何使用它来编译“llvm-gfortran-4.x”。这个可以吗？

兼容性

库

Xcode 附带的编译器是（一个 fork 的？）GCC v4.2。但是 GCC 当前的发布和开发分支分别是 4.6 和 4.7 版本。显然，GNU 许可证更改或其他原因阻止了 Apple 更新到更现代的 GCC 版本。那么，如果我要构建使用 GCC 的 gfortran v4.6 制作的动态库，那么它们是否可以与 Xcode 的本机编译器编译的 C 代码链接？至少，我认为生成的 Mach-O 二进制文件需要 x86_64 和 i386 代码路径。 GCC 是否提供与 Apple 的（分支？）GCC 的向后兼容性？我知道 gfortran 有 -ff2c flag，但这是否跨版本稳定？

编译标志

我从源代码构建的 GCC Fortran 编译器不支持使用 -arch 编译标志。我在早期 OSX 版本（Snow Leopard 到 Lion）的 CFLAGS 和 FFLAGS 环境变量中都包含了标志 -arch x86_64 -arch i386。 Python 的 distutils 以及可能的其他 OSX 编译器在配置为使用 Xcode 的通用 SDK 构建应用程序或框架时，希望这些标志能够工作。

如果您想知道我使用什么编译标志，我已经上传了the script I use to pastebin，我在编译任何东西之前source，使用：source ~/.bash_devenv。

理想的 OSX Fortran 编译器

• 创建 ppc 和 intel（32 位和 64 位）通用二进制文件，使用 -arch 标志指定。
• 使二进制文件与 XCode 的链接器兼容。
• 编译 SciPy，没有错误（与 numpy 的 distutils 和 f2py 兼容）。

我不怎么使用 Xcode，但与它集成肯定会让其他用户受益。甚至 Intel 仍在 having problems 将 ifort 集成到 Xcode 4.4 中，所以这不是我期望的工作..

如果您阅读了以上所有内容，那么谢谢您！您可能会说我并不反对从源代码构建自己的 Fortran 编译器，但它甚至可能吗？我错过了什么吗？一个配置标志可能吗？如果还没有这样的编译器，那为什么不呢？！

（更新：）Apple 的 GCC

Apple 在opensource.apple.com 上提供了其修补版 GCC 的源代码。这实际上包括 gfortran 的源代码，但是您知道什么 - 它不能（容易）编译。我正在编写构建脚本以使其正常工作。不幸的是，我不得不应用几个补丁，并了解"the Apple way" 构建 GNU 软件。这是我认为要走的路。有什么不应该的理由吗？如果我让它工作，我会更新答案......

Answer 1

我知道你说你不喜欢 MacPorts，但如果你安装了gcc48 端口，它实际上包括gfortran（虽然你还必须做sudo port select --set gcc mp-gcc48 来设置它名为gfortran 的符号链接）。

此外，FWIW，MacPorts 选项不一定是二进制文件 - MacPorts 实际上可以从源代码构建它，这就是为什么有时需要一段时间。另一方面，它有时似乎也会从某个地方获取存档的二进制文件，但我认为这取决于 portfile 的原始作者上传的内容。

Answer 2

您可以使用 brew（或 Homebrew）来安装 gfortran。

$ brew install gfortran

Answer 3

如果您还没有注意到这一点：在较新版本的 Xcode 中，您必须通过以下方式显式安装命令行工具：

首选项 -> 下载 -> 组件

然后单击命令行工具的“安装”按钮。这包括 gfortran：

> gfortran -v
Using built-in specs.
Target: i686-apple-darwin10
Thread model: posix
gcc version 4.2.1 (Apple Inc. build 5664)

诚然，这并不能解决我所有的 fortran 需求（在某些情况下，“./configure”脚本会抱怨它们无法“编译一个简单的 fotran 程序”）。

Answer 4

我在从http://r.research.att.com/tools/gcc-42-5666.3-darwin11.pkg 安装 gfortran 后设法编译，正如here 解释的那样。不过，我不得不尝试打开包裹几次。第一次说只能安装 App Store 中的应用程序。安装 gfortran 后，python setup.py build 和 python setup.py install 工作正常。 scipy 的单元测试虽然给出了相当多的失败，但不确定它是否正常。

Ran 5481 tests in 82.079s

FAILED (KNOWNFAIL=13, SKIP=42, errors=11, failures=72)
<nose.result.TextTestResult run=5481 errors=11 failures=72>

Answer 5

我最终编译了苹果developer tools source code page 提供的源代码的 gfortran。现在这似乎工作正常 - 我已经成功编译了 x86-64 和 i386/i686 LAPACK、ATLAS 和 BLAS fortran 库 - 但是在构建目录中运行 make -k test 时，有一些 ranlib 测试失败。 （如果有人愿意，我可以提供有关该 pastebin 或其他地方的更多信息......）

构建过程

问完问题后，我下载了苹果的llvmgcc42 source code tar archive，里面包含了llvm/gcc C、C++、ObjC 和fortran 编译器的源代码，并花了一些时间尝试编译gfortran 的通用版本。在我的四核 2.8GHz Mac Pro 上构建大约需要 30 到 60 分钟，并且变得相当复杂，因此我为它编写了一组构建脚本，我已经在 github.com 上分享了这些脚本。

....

如果有人想要一份副本，我会暂时保留我的构建 here 的 tar 存档。 （2012 年 9 月 26 日更新）它只有在安装前缀为 /usr/local/ 时才有效，除非您在可执行文件和 dylib 上运行 install_name_tool，将前缀从 /usr/local 更改为您的任何位置想放。您可以使用otool -L filename 测试install_name（有关原因的更多信息是here）。

我现在使用的最终版本还包括对 gcc/fortran 和 libgfortran 目录的更新，这是我从 GNU GCC 4.2.4 获得的。我从我当地的GCC's mirror 获得这些资源。 4.2.1 和 4.2.4 之间只有微小的变化，构建脚本包含升级代码所需的补丁。

我写的 build-gfortran.sh script 下载了缺少的依赖项（mpfr 和 gmp），编译和交叉编译它们，使用依赖于架构的预处理器宏修补不同的头文件，并最终运行 lipo 来创建通用二进制文件和库支持 i386 和 x86_64 架构。 llvmCore 和 GCC 的过程类似。我主要从 Apple 的 llvmgcc42 提供的 build_llvm 和 build_gcc bash 脚本中复制代码，但其中一些必须修改，包括一些 lipo 和 install_name_tool 命令。

使用 Xcode 的 gnumake 编译 Apple 的 gcc 的官方方法对我不起作用。我认为这应该可以通过在 build_gcc 中的 LANGUAGES 变量中添加“fortran”来实现。

关于编译 Scipy，仍然无法完美地构建该建筑。我不得不使用 clang 和 clang++ 作为 C/C++ 编译器，否则我会收到 EXC_BAD_ACCESS malloc 错误。没有尝试过我构建的 gcc/g++ 编译器，只是使用了系统编译器。这是关于 Lion 的报道，在 Scipy install page 上。我有 11 个错误和 1 个失败，它们都是由相同的 3 个函数调用（_fitpack._bspleval、numeric.asarray、testing.utils.chk_same_position）引发的。觉得这很好，但我希望每个测试都能通过...