GNU Fortran 和 C 的互操作性

Question

我有一个大型的混合C/Fortran代码库，目前在Windows上使用Intel工具进行编译。现在被要求将其迁移到GNU工具，在Linux上进行编译。我随意选择了版本4.8。

当从Fortran中调用C函数时，互操作性通常如下所示：

// C code:
void PRINTSTR(char *str, size_t len) {
    for(int ii = 0; ii < len; ii++) {
        putchar(str[ii]);
    }
    putchar('\n');
}

!Fortran code:
program test
implicit none
call printstr("Hello, world.")
end

英特尔 Fortran 编译器总是生成大写符号，因此可以正常工作。但 GNU Fortran 编译器总是生成小写符号，因此会出现链接错误。

GNU Fortran 编译器曾经有一个名为“-fcase-upper”的选项，使其生成大写符号，但似乎这个选项对于每个人来说都过于可配置了，并已被删除（我不确定是何时）。

可以使用“ISO_C_BINDING”功能来强制编译器生成区分大小写的名称：

program test
interface
subroutine printstr(str) bind(C, name='PRINTSTR')
character :: str(*)
end subroutine
end interface

call printstr("Hello, world.")
end

这解决了链接错误，但它改变了字符串参数的处理方式；不再提供长度参数。所以要使用此方法，我不仅需要为每个当前采用这种方式的函数添加接口定义，还需要更改每个调用该函数的字符串处理方式，确保所有字符串都是以空字符结尾。

我可以通过将所有这样的函数转换为小写来解决问题，但是因为Intel编译器仍然生成大写符号，所以这将破坏现有的构建。

由于有大约2000个这样的函数，看起来这似乎是一项难以实现的工作。那么，我的问题是：如何在不改变函数调用语义和不使用Intel编译器破坏现有构建的情况下解决链接错误？

- Tom

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我担心你将面临一个相当大的问题，那就是Intel将长度传递为size_t，而GFortran使用int。在32位系统上这没问题，但在64位系统上传递多个字符串时会出现严重错误，而且链接器甚至无法捕获到这个错误。 - Tristan Brindle

我认为，纯粹是运气好，我逃脱了那个问题。这个Intel版本是32位的。 - Tom

我认为（可能）具有“-fcase-upper”选项的编译器是g95，而不是现在官方的GNU Fortran编译器GFortran。据我所知，g95仍在开发中，尽管速度比GFortran慢，但如果您的代码库纯粹是F77 / F95并且不使用尖端的F2003 / F2008功能，则值得研究一下？ - Tristan Brindle

这些确实是从Fortran到C的~2000个不同函数接口吗？还是这些只是调用几个具有不同参数的函数？在后一种情况下，您可以编写一些包装器，为您附加C_NULL_CHAR。 - Stefan

仔细观察后，我（数千个）链接器问题中的许多与此无关。有244个不同的函数从Fortran接口到C，被调用410次。所以它不是2,000，但修复所有这些问题也不是一项微不足道的工作。 - Tom

Answer 1

为解决链接器错误，您可以采取另一种方法。使用英特尔编译器选项 names 将外部名称转换为小写以匹配默认的 GNU Fortran 选项。并且也将 c 中的名称转换为小写：

void printstr(char *str, size_t len) {...}

个人建议使用-funderscoring和英特尔的/assume:underscore来区分旨在实现互操作性的函数。

// C code:
void printstr_(char *str, size_t len) {...}

!Fortran code:
program test
implicit none
call printstr("Hello, world.")
end

- Peter Petrik