如何使用 iso_c_binding 将 MPI 通信器句柄从 Fortran 传递到 C

Question

我正在尝试将并行 MPI Fortran 程序链接到也使用 MPI 的并行 C 库。软件架构是以 Fortran 为中心的，所以我试图尽可能多地保留 Fortran 方面。

所以我需要将 C 例程传递给 MPI 通信器的句柄。它们的形式是

  int CFunction(int *something, MPI_Comm *Ccomm)

MPI 带有将 Fortran 转换为 C 通信器句柄的接口：

MPI_Comm MPI_Comm_f2c(MPI_Fint comm)

但是，这些例程应该从 C 中调用，所以现在我必须添加 C 包装函数，我可以将 Fortran 通信器传递给：

int CFunction_FMPI(int *something, MPI_Fint *Fcomm)
{   MPI_Comm Ccomm; int status;
    Ccomm = MPI_Comm_f2c(*Fcomm); // Convert Fortran->C communicator
    status = CFunction(*something,*Ccomm); // Call original function
    return status;
}

然后我必须使用 Fortran 的 C 绑定编写第二个接口——CFunction_FMPI，以允许从 Fortran 调用它。

我的问题是：有没有更好的方法来做到这一点，即避免使用 Fortran->C 通信器转换的 C 包装器？我认为直接从 Fortran 调用MPI_Comm_f2c 并将结果存储在type(c_ptr) 或integer(c_int) 变量中是最好的，但我无法做到这一点，因为MPI_Comm 之间没有直接/通用的绑定类型和 Fortran。

Answer 1

不，我认为没有比这更好的方法了。我会担心它并没有那么复杂。您可以查看我使用的类似功能

https://github.com/LadaF/PoisFFT/blob/master/src/f_mpi_comm_c2f.c

它与您的CFunction_FMPI 方向相反，只是翻译通讯器。它是从 C 到 Fortran。

// This function is callable from Fortran. MPI_Comm_c2f itself may be just a macro.

MPI_Fint f_MPI_Comm_c2f(MPI_Comm *comm) {
  return MPI_Comm_c2f(*comm);
}

它不是从 Fortran 中调用的

interface
    integer function MPI_Comm_c2f(c_handle) bind(C, name="f_MPI_Comm_c2f")
      use iso_c_binding
      type(c_ptr), value :: c_handle
    end function
end interface

重要的一点是MPI_Comm_c2f 在某些 MPI 库中是一个 C 宏，而不是函数，因此您不能真正从 Fortran 中调用它。我很确定MPI_Comm_f2c 也可以作为宏，因此您不能从 Fortran 中调用它。

---

您可以做的是创建一个 Fortran 函数，它只调用 MPI_Comm_f2c 的 C 包装器，然后使用 bind(C) 接口在 Fortran 中调用您的 C 函数

status = CFunction(something, c_comm)

从而避免为每个 C 函数创建包装器。你只需要一个 Fortran 接口块就可以了。

问题是你在 Fortran* 中没有MPI_Comm（实际上它是一个指针或一个 int）所以你必须使用一个不透明的指针。

MPI_Comm* f_MPI_Comm_f2c(MPI_Fint Fcomm)
{   MPI_Comm* Ccomm;
    Ccomm = malloc(sizeof(MPI_Comm));
    *Ccomm = MPI_Comm_f2c(Fcomm);
    return Ccomm;
}

返回一个不透明的指针type(c_ptr)。 （检查潜在的 C 编码错误，我什至忘了使用分号。）

您不止一次将 Fortran 通信器转换为指向 C 通信器的指针。

 type(c_ptr) :: c_comm
 c_comm = f_MPI_Comm_f2c(comm)

---

* MPI-3 中有一个派生类型type(MPI_Comm)，但它包含一个整数部分，无论如何都必须由转换例程转换。