混合编程 - 包括 C++ 头文件到 Fortran

Question

我正在尝试在用 Fortran 编写的程序中使用用 C++ 编写的库中的函数。 C++ 库总结在一个头文件中，因此如果您想在另一个 C++ 程序中使用它，您只需做 #include functions.h 我想了解如何在 Fortran 中做类似的事情。

根据我的研究，我创建了这个最小的可行示例：

clib/functions.h:

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
extern "C"
{
int __stdcall add(int x, int y);
} 
#endif

clib/functions.cpp:

extern "C"
{
int __stdcall add(int x, int y)
{
    return x + y;
}
}

cinclude.c

#include "clib/functions.h"

cinterface.f95:

module cinterface
  use,intrinsic::ISO_C_BINDING
  integer(C_INT)::a,b
  interface
    integer(C_INT) function add(a,b) bind(C,name="add")
      use,intrinsic::ISO_C_BINDING
      implicit none
!GCC$ ATTRIBUTES STDCALL :: add
!DEC$ ATTRIBUTES STDCALL :: add
      integer(C_INT), value ::a,b
    end function add
  end interface
end module cinterface

main.f90

 program main
   use cinterface      
   implicit none
   integer :: c
   c = add(1,2)
   write(*,*) c
 end program

生成文件：

FC = gfortran
CC = g++
LD = gfortran
FFLAGS = -c -O2
CFLAGS = -c -O2
OBJ=main.o 
DEP = \
    cinterface.o cinclude.o

.SUFFIXES: .f90 .f95 .c .o
# default rule to make .o files from .f files
.f90.o  : ;       $(FC) $(FFLAGS) $*.f90 -o $*.o
.f95.o  : ;       $(FC) $(FFLAGS) $*.f95 -o $*.o
.c.o  : ;       $(CC) $(CFLAGS) $*.c -o $*.o
%.o: %.mod
#
main.ex: ${DEP} ${OBJ}
    $(LD)  ${DEP}  ${OBJ} -o prog.exe
#

当我尝试使用 Cygwin 制作此项目时，出现以下错误：

main.o:main.f90:(.text+0x13): undefined reference to `add'
main.o:main.f90:(.text+0x13): relocation truncated to fit: R_X86_64_PC32 against undefined symbol `add'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [makefile:19: main.ex] Error 1

如何使 Fortran 中的 add 函数正常工作？

Answer 1

你已经完成大部分了。要使这项工作有效，您需要解决两件事：link年龄和参数传递约定。

联动

正如 francescalus 指出的那样，Fortran 编译器不理解如何解析 C/C++ 头文件。因此，您的 functions.h 和 cinclude.c 文件在此示例中不会有任何用处。

不过，先不要扔掉你的 functions.h。在其中您将添加函数声明为：

extern "C"
{
    int __stdcall add(int x, int y);
}

extern "C" 是重要的部分。这告诉 g++ 以下代码块中的符号不受所有 C++ name mangling 的约束。 functions.cpp.

中的 add 定义需要相同的内容

extern "C"
{
    int add(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }
}

完成后，您需要 link functions.o、cinterface.o/mod 和 main.o.

参数传递约定

add 的声明方式是将参数 x 和 y 按值传递给函数。这是 C/C++ 函数参数的默认行为。另一方面，Fortran 默认通过引用将参数传递给 functions/subroutines。在 C++ 中，这看起来像 int add(int* x, int* y)。有两种方法可以解决这个问题。

第一个选项是使用整数指针重新定义您的 add 函数，并在函数内部取消引用它们。

extern "C"
{
    int add(int* x, int* y)
    {
        return *x + *y;
    }
}

第二个选项（恕我直言，首选选项）是声明 Fortran 接口以按值传递参数。它们没有在 add 函数中被修改...为什么要通过引用传递它们？如果您选择此选项，那么您的 cinterface.f95 将需要包含以下声明 add:

integer(C_INT) function add(a,b) bind(C,name="add")
    use,intrinsic::ISO_C_BINDING
    implicit none
    integer(C_INT),value::a,b
end function add

注意变量 a 和 b 的额外 value 装饰。无论您选择哪个选项，如果我的机器上没有它，我都会打印出 8393540 作为 add 函数调用的结果。在解决参数传递约定后，我按预期打印了 3。

Answer 2

构建系统可以显着简化这一点（尽管以引入复杂的构建系统为代价）。假设您问题中的目录布局（尽管没有 cinclude.c 因为我看不到它的用途）

$ tree
.
├── cinterface.f90
├── clib
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── functions.cpp
│   └── functions.h
├── CMakeLists.txt
└── main.f90

cmake文件的内容是

$ cat CMakeLists.txt 
cmake_minimum_required(VERSION 3.9)

project(cpp-add LANGUAGES C CXX Fortran)

add_subdirectory(clib)

add_executable(glue cinterface.f90 main.f90)
target_link_libraries(glue PUBLIC cpp-clib)

和

$ cat clib/CMakeLists.txt 
add_library(cpp-clib functions.cpp)

然后可以按照通常的方式配置和构建项目：

$ cmake -H. -Bbuild && cmake --build build

执行：

$ build/glue
           3

Answer 3

我遇到了同样的问题，你能告诉我们 g++ 编译行吗？

我的问题是因为我的 make 文件没有在 .exe 的编译中正确包含适当的 .o 文件

即我有类似

的东西

Test: Test.cpp dependancy.o 
      g++ Test.cpp -o test.exe

我收到了与您相同的错误。

我通过确保在编译行上实际使用了 .o 来解决它。

Test: Test.cpp dependancy.o 
      g++ dependancy.o Test.cpp -o test.exe

我建议这样做是因为错误 "Undefined Symbol" 通常意味着编译器实际上不知道您调用 add 函数的代码在哪里。

混合编程 - 包括 C++ 头文件到 Fortran

Mixed programming - Including C++ header to Fortran

c++

fortran

fortran-iso-c-binding