将动态二维数组从 C++ 传递到 Fortran 并返回

Question

在 C++ 和 Fortran 之间传递一个固定的二维数组可以正常工作，但是对于我编写的将二维动态数组从 C++ 传递到 Fortran 的程序则不是这样。

C++端

extern "C" {void array2d_(double **, int *, int *); }
using namespace std;
int main()
{
double **array;
int nx=3;
int ny=2;
int i,j;
cout << "Passing dynamic array from C to Fortran\n";
array = (double **) malloc(nx * sizeof(double *));
if(array == NULL)
        {
        fprintf(stderr, "out of memory\n");
        exit;
        }
for(i = 0; i < nx; i++)
        {
        array[i] = (double *) malloc(ny * sizeof(double));
        if(array[i] == NULL)
            {
            fprintf(stderr, "out of memory\n");
            exit;
            }
        }
for(i = 0; i < nx; i++)
            {
            for(j = 0; j < ny; j++)
                {
                array[i][j]=i+j+i*(2+j)+4;  //random initialisation
                cout << "array[" << i << "][" << j << "]=" << array[i][j] << " ";
                }
            cout << endl;
            }

array2d_(array, &nx, &ny);

for(i = 0; i < nx; i++)
        free(array[i]);
    free(array);
return 0;
}

fortran 方面

subroutine array2d(arr,nx_C,ny_C) bind(C,name="array2d_")
use  iso_c_binding
implicit none
integer (C_INT), intent(IN) :: nx_C,ny_C          !array sizes from C
real (C_DOUBLE), intent(INOUT) :: arr(ny_C,nx_C)
integer :: k,l
print *, "This is in Fortran routine..."
do k = 1,ny_C
do l=1,nx_C
 print *, "arr(",k,",",l,") = ", arr(k,l)
end do
end do
end subroutine array2d

C++ 中的输出是

 array[0][0]=4 array[0][1]=5 
 array[1][0]=7 array[1][1]=9 
 array[2][0]=10 array[2][1]=13 

而在 Fortran 中，输出是

 arr(           1 ,           1 ) =    1.7994937190948764E-305
 arr(           1 ,           2 ) =    7.1027035167764720E-251
 arr(           1 ,           3 ) =    9.8813129168249309E-324
 arr(           2 ,           1 ) =    5.4809152658772852E-317
 arr(           2 ,           2 ) =    1.5475240269406953E-314
 arr(           2 ,           3 ) =    0.0000000000000000  

所以不知何故，这些值没有正确传递。

Answer 1

主要原因是您的 C 数组是一个锯齿状数组，它是一个指向分隔一维数组的指针数组，而在 Fortran 中，您将参数声明为一个连续的二维数组。您必须在两个部分中使用相同的，最好在 C 中也使用一个连续的数组。

只需malloc 一个大的nx*ny 缓冲区并将指针设置为行而不是分配它们。你可以在https://stackoverflow.com/a/5901671/721644看到一个例子

Answer 2

我最近发现使用 C_F_POINTER 取得了一些成功，同时处理了一些需要在 Fotran 中保持数组形状（不能只是一维）：

由于在从 C++ 传递动态分配的数组时，您正在传递指向值的指针数组的指针（对于 2D），因此您可以对每个 c_ptr 使用 C_F_POINTER() 方法来帮助您在 Fortran 端填充数组。

在您的 Fortran 子例程中，您将包含您的数组的变量设置为您的行的一维数组。这包含一个指针数组，每个指针指向一维指针数组，这些指针将用你的列填充你的行。在 Fortran 方面，您需要一个 Fortran 指针的一维数组和一个作为实际值的二维数组。

C++：

double** arrc = new double*[x]
for (i=0;i<x;i++)
    arrc[i] = new double*[y] 

some_fortran_call(arrc)

Fortran：

subroutine some_fortran_call(arrc) bind(c, name='some_fortran_call')
use iso_c_binding
type(c_ptr), intent(inout):: arrc(x)
real*8, pointer:: arrp(:)
real*8, dimension(:,:), allocatable:: arrf
allocate(arrf(x,y))

do i=1,x
    call C_F_POINTER(arrc(i), arrp, [y]) ----> Each pointer in arrc points to a 1D array with y values
    do j=1,y
        arrf(i,j) = arrp(j) ---------> Fills in ith row with y amount of values (will do this for all x rows)
    end do
end do

您仍然需要为 Fortran 数组分配新内存，但这至少节省了在 C++ 中分配新一维数组所需的内存。