当前位置:

首页 > 编程开发 > Ubuntu中Fortran与Python如何交互

Ubuntu中Fortran与Python如何交互

在Ubuntu系统中,Fortran和Python可以通过多种方式实现交互。以下是一些常见的方法: 1. 使用f2py 想让Fortran和Python“对话”,f2py是个非常经典的选择。它本质上是NumPy的一个工具,专门负责把Fortran代码“翻译”成Python能直接调用的模块。具体怎么操

本文目录

    在Ubuntu系统中,Fortran和Python可以通过多种方式实现交互。以下是一些常见的方法:

    Ubuntu中Fortran与Python如何交互

    1. 使用f2py

    想让Fortran和Python“对话”,f2py是个非常经典的选择。它本质上是NumPy的一个工具,专门负责把Fortran代码“翻译”成Python能直接调用的模块。具体怎么操作?我们一步步来看。

    安装f2py

    第一步,自然是把环境准备好。你得确保系统里已经装好了NumPy和一个Fortran编译器,比如常用的gfortran。

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install python3-numpy gfortran

    编写Fortran代码

    接着,创建一个Fortran源文件,比如就叫example.f90。这里的关键是使用iso_c_binding来确保与C语言的兼容性,这是后续交互的基础。

    ! example.f90
    subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
        use, intrinsic :: iso_c_binding
        real(c_double), intent(in) :: a, b
        real(c_double), intent(out) :: c
        c = a + b
    end subroutine add

    使用f2py生成Python模块

    代码写好了,下一步就是“翻译”。运行下面这条命令,f2py就会开始工作。

    f2py -c example.f90 -m example

    命令执行成功后,你会得到两个关键文件:一个名为example.so的共享库,以及一个同名的Python接口文件example.py。这意味着,你的Fortran函数已经成功“包装”好了。

    在Python中使用生成的模块

    现在,在Python脚本里调用它,就跟调用普通Python模块一样简单直观。

    import example
    
    a = 1.0
    b = 2.0
    c = example.add(a, b)
    print(f"The result is {c}")

    看,整个过程是不是相当顺畅?Fortran的计算能力就这样无缝地融入了Python的工作流。

    2. 使用ctypes

    如果你更喜欢直接一点的方式,或者对底层交互感兴趣,那么ctypes值得考虑。它是Python标准库的一部分,可以直接调用C语言编写的共享库。思路是:先把Fortran代码编译成C兼容的共享库,再用ctypes去调用它。

    编译Fortran代码为C兼容的共享库

    首先,我们需要一个C头文件来声明接口。创建一个example.h文件:

    // example.h
    #ifndef EXAMPLE_H
    #define EXAMPLE_H
    
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    
    void add_(double *a, double *b, double *c);
    
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
    
    #endif // EXAMPLE_H

    然后,确保你的Fortran代码(example.f90)使用了正确的绑定名称,以匹配C接口:

    ! example.f90
    subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add_")
        use, intrinsic :: iso_c_binding
        real(c_double), intent(in) :: a, b
        real(c_double), intent(out) :: c
        c = a + b
    end subroutine add

    接下来,就是标准的编译流程了:先编译成目标文件,再链接成共享库。

    gfortran -c example.f90 -o example.o
    gfortran -shared example.o -o libexample.so

    使用ctypes在Python中调用共享库

    共享库准备就绪,Python这边就可以动手了。使用ctypes需要明确指定函数的参数和返回类型,这一步虽然稍显繁琐,但能让你对数据传递有完全的控制。

    import ctypes
    
    # 加载共享库
    libexample = ctypes.CDLL('./libexample.so')
    
    # 定义函数的参数和返回类型
    libexample.add_.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.POINTER(ctypes.c_double)]
    libexample.add_.restype = None
    
    # 调用函数
    a = ctypes.c_double(1.0)
    b = ctypes.c_double(2.0)
    c = ctypes.c_double()
    libexample.add_(ctypes.byref(a), ctypes.byref(b), ctypes.byref(c))
    
    print(f"The result is {c.value}")

    这种方法虽然步骤多一些,但胜在直接和灵活,尤其适合需要精细控制内存和指针的场景。

    3. 使用pyfortran

    最后,我们来看一个相对较新的工具——pyfortran。它的目标更“激进”一些:试图将Fortran代码直接转换为等价的Python代码。这对于想要快速迁移或理解逻辑的人来说,可能是一条捷径。

    安装pyfortran

    安装过程很简单,一条pip命令搞定。

    pip install pyfortran

    编写Fortran代码

    我们继续用那个加法函数的例子,Fortran代码和之前类似:

    ! example.f90
    subroutine add(a, b, c) bind(c, name="add")
        use, intrinsic :: iso_c_binding
        real(c_double), intent(in) :: a, b
        real(c_double), intent(out) :: c
        c = a + b
    end subroutine add

    使用pyfortran生成Python代码

    然后,运行转换命令。注意,这里的输出直接就是Python模块文件。

    pyfortran example.f90 -o example.py

    在Python中使用生成的代码

    使用起来,体验和f2py生成的模块非常相似,都是直接导入调用。

    import example
    
    a = 1.0
    b = 2.0
    c = example.add(a, b)
    print(f"The result is {c}")

    当然,需要提醒的是,pyfortran对Fortran语法的支持范围可能不如f2py那么全面,对于复杂的项目,建议先进行充分测试。

    好了,以上就是几种在Ubuntu系统中让Fortran与Python协同工作的主流方法。从经典的f2py,到底层的ctypes,再到试图直接转换的pyfortran,每种方案都有其适用场景。具体选择哪一个,就得看你项目的具体需求、对性能的控制要求以及对工作流程的偏好了。

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发 Ubuntu
    相关文章 更多
    Ubuntu命令行入门:打开终端并验证文件目录操作
    Ubuntu命令行入门:打开终端并验证文件目录操作

    本教程指导Ubuntu新手打开终端,通过pwd、ls、cd、mkdir和touch命令完成基础文件目录操作。适用于桌面版、虚拟机及WSL环境,提供从查看路径到创建测试文件的完整验证步骤,帮助读者建立命令行操作的安全意识与正确习惯。

    在VMware中安装Ubuntu并验证启动的完整步骤
    在VMware中安装Ubuntu并验证启动的完整步骤

    本文提供在VMware中安装Ubuntu并验证启动的完整流程。适用于首次练习Linux或搭建开发环境的用户。按步骤完成虚拟机创建、ISO挂载、硬件分配与安装后,可通过终端命令确认版本、内核与网络状态,确保系统可正常使用。

    Ubuntu 26.04 将显著提升英伟达图形显卡在 Wayland 环境下的性能
    Ubuntu 26.04 将显著提升英伟达图形显卡在 Wayland 环境下的性能

    Ubuntu26.04LTS针对英伟达显卡在Wayland+GNOME环境进行性能调优,通过修改gbm_surface_lock_front_buffer函数,将帧渲染等待时间从毫秒级降至微秒级,显著提升UI响应和画面流畅度。该补丁已作为发行版专属补丁集成,确保LTS用户无需等待上游整合即可获得优化体验。

    Ubuntu Touch 24.04-2.0 Beta 发布:适配索尼 Xperia X 等手机 提升上网体验
    Ubuntu Touch 24.04-2.0 Beta 发布:适配索尼 Xperia X 等手机 提升上网体验

    UbuntuTouch24.04-2.0Beta发布,底层升级至Ubuntu24.04,浏览器引擎从Chromium87跃升至134,网页兼容性显著提升;新增屏幕刘海区域自动适配、截图编辑器、网络指示器改进、移动数据可靠性增强、数据加密稳定,并新增NothingPhone(1)等设备支持。

    Ubuntu如何查看系统防火墙规则
    Ubuntu如何查看系统防火墙规则

    ufw status仅显示高层策略和显式添加的规则(如“80 ALLOW Anywhere”),不反映默认策略绕过、IPv6独立规则、Docker等直写nftables的bypass规则,也无法体现本地回环流量不受管控等底层细节。Ubuntu 默认用 ufw 管理防火墙,但规则实际由 nftable

    Ubuntu如何更换锁屏背景图片
    Ubuntu如何更换锁屏背景图片

    锁屏背景和桌面壁纸之所以不同,是因为GNOME默认会复制桌面壁纸,然后强制叠加高斯模糊和亮度调整效果,这个效果是由lockDialogGroup的CSS来控制的。要是想去除模糊,建议使用Control Blur Effect On Lock Screen扩展,把Adjust Sigma设置为0就行。

    UbuntuSwapper在服务器上应用效果如何
    UbuntuSwapper在服务器上应用效果如何

    Ubuntu Swapper(一般就是指Ubuntu的交换分区或者交换文件)在服务器上的应用成效,是由多个因素共同决定的,像服务器的硬件配置情况、工作负载的类型以及交换空间的大小和具体配置等。下面为大家带来一些有关Ubuntu Swapper在服务器上应用效果的一般性评价:正面效果内存管理:交换空间

    Ubuntu如何配置命令行模式下的中文支持
    Ubuntu如何配置命令行模式下的中文支持

    根本原因是纯命令行tty默认不支持UTF-8及中文字体渲染,locale设置仅影响字符解析逻辑,不解决字体绘制问题;图形终端自带UTF-8渲染,而tty需借助fbterm等工具实现中文显示。为什么终端里中文显示为问号或方块 纯命令行(tty,例如通过Ctrl+Alt+F3进入的界面)默认不会加载UT

    如何通过Tomcat日志提升Ubuntu服务器性能
    如何通过Tomcat日志提升Ubuntu服务器性能

    通过分析Tomcat日志来提升Ubuntu服务器性能是一个很好的方法。以下是一些步骤和建议,帮助你通过Tomcat日志来优化服务器性能:1. 收集日志首先,得保证你的Tomcat服务器有详细的日志记录配置。在conf/logging.properties文件里,你可以对日志级别和输出格式进行调整。o

    Ubuntu如何设置具体的命令行配色
    Ubuntu如何设置具体的命令行配色

    直接修改PS1是最为可控且轻量的方法。因为GNOME Terminal主题难以区分提示符、命令输入与输出,而PS1搭配ANSI转义码能够精准地为各个字段上色,并且需要用[ ]进行包裹,以防止光标出现错位的情况。直接改 PS1 是最可控、最轻量的方式,不需要装框架或改终端全局配色。 为什么不用改 GN

    查看更多
    精品专题 更多
    装机必备
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows
    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程
    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    Mac软件 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    Aperty macOS版
    Aperty macOS版
    macOS

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    WINDOWS 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    PixTV 网页版
    PixTV 网页版
    Windows

    PixTV 是一款在浏览器中使用的 AI 视觉内容创作平台,提供图片、视频、音频、文字生成、AI 分镜、局部重绘、提示词反推和无限画布等工具,适合短剧、漫剧、广告及社交媒体内容制作。