在默认类型和 C 互操作类型之间转换 Fortran 字符和逻辑数组

Posted 2023-03-10

【中文标题】在默认类型和 C 互操作类型之间转换 Fortran 字符和逻辑数组

【英文标题】：Converting Fortran character and logical arrays between default and C-interoperable kinds

【发布时间】：2021-08-27 09:13:08

【问题描述】：

我在 C 接口中封装了一些遗留的 F77 代码（我无法更改）。假设遗留代码有

subroutine foo(s, l)
  character*10  s
  logical       l(10)
  …

我正在编写一个小的 F2008 包装器 foo_wrapper，它打算通过 ISO_C_BINDING 公开一个与 C 兼容的接口，进行任何必要的类型转换，调用 foo，最后再次进行类型转换。我的理解是我应该从

subroutine foo_wrapper(c_s, c_l) bind(C, name="foo_wrapper")
  use ISO_C_BINDING, only: C_CHAR, C_BOOL
  character(kind=C_CHAR, len=1), dimension(10) :: c_s
  logical(kind=C_BOOL)                            c_l(10)
  …

但是我实际上如何将c_s 转换为character*10，以及将c_l 转换为logical（并在通话后返回）？

【问题讨论】：

从逻辑上讲，您是在询问简单地更改种类类型参数（如l=logical(c_l); ...; c_l=logical(l, kind=c_bool)）还是其他？

我很难找到问题所在，您不能直接复制到适当类型和种类的变量中然后再退出吗？

@IanBush：复制底层内存？不，我不保证c_s 具有与foo 的第一个参数相同的内存表示（同样适用于c_l 和第二个参数）。使用类型转换复制循环中的每个元素？是的，这正是我想做的。如何？ :-)

@francescalus：我不确定我是否理解你的问题，你能详细说明一下吗？顺便说一句，感谢您的编辑 - 它大大改进了标题！

是的，Fortran 端没有什么是指针。

【参考方案1】：

具有默认种类参数的类型不一定无法互操作。互操作性基于种类编号，而不是声明中kind=c_kind 的具体使用。如果种类编号（如果有，长度类型参数）匹配，则类型相同。

对具有相同内在类型"converts"的表达式的内在类型变量进行内在赋值，必要时提供种类类型参数。

复制输入/复制输出机制类似于

<type>(kind=f_kind) f
<type>(kind=c_kind) c

c = f
call foo(c)
f = c

其中f 和c 也可以是形状相同的数组。

这总是复制。如果您想更花哨，可以使用answer 中的技术到相关问题，使用指针，仅在默认类型和可互操作类型不同时进行复制。

对于实数和整数内在类型，人们可能期望默认类型参数（或 real(kind=c_double) 的双精度参数）是可互操作的。默认逻辑是less likely to be interoperable：Fortran 的默认逻辑具有与默认实数相同的存储大小，这可能不是 C 的布尔类型所具有的。

字符自然也可能具有可互操作的默认种类，但您还必须担心标量和数组之间的转换。同样，复制/关联链接答案中的技术与种类转换同时处理此问题。

考虑程序

  use, intrinsic :: iso_c_binding
  implicit none
  
  print 1, "float", KIND(0e0)==c_float
  print 1, "double", KIND(0d0)==c_double
  print 1, "int", KIND(1)==c_int
  print 1, "char", KIND('')==c_char
  print 1, "bool", KIND(.TRUE.)==c_bool

1 format (A,":",T10,L1)
end program