C#与fortran混合编程的问题

zhuhuanlai · 发表于 2016-11-21 23:30:21

大侠好，我用C#调用fortran的DLL文件，对两个项目分别编译，均显示成功。运行C#时出现以下错误，还请抽空帮忙指点，不胜感激！
托管调试助手“PInvokeStackImbalance”在“C:\Users\ZHL\Desktop\ConsoleApplication1\ConsoleApplication1\bin\Debug\ConsoleApplication1.vshost.exe”中检测到问题。
其他信息: 对 PInvoke 函数“ConsoleApplication1!ConsoleApplication1.Program::Add”的调用导致堆栈不对称。原因可能是托管的 PInvoke 签名与非托管的目标签名不匹配。请检查 PInvoke 签名的调用约定和参数与非托管的目标签名是否匹配。
C#代码如下：

[C#] 纯文本查看 复制代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        [DllImport(@"C:\Users\ZHL\Desktop\ConsoleApplication1\Dll1\Debug\Dll1.dll", EntryPoint = "Add")]     //指定DLL路径，声明外部Add
        extern static int Add(int A,int B);
        static void Main(string[] args)
        {
            int c = Add(1,2);
            Console.WriteLine(c);    //打印c值，正确值为3
            Console.Read();
        }
    }
}

FORTRAN中代码如下：

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

subroutine Add(A,B)  Bind(C,Name="Add")
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: Add
use , Intrinsic :: ISO_C_Binding
    implicit none
    integer A,B 
    return A+B
    RETURN
  end subroutine

补充说明：我担心是不是fortran区分大小写导致错误，把C#和fortran程序中Add都改为ADD也出现同样的问题，如果需要，我可以把整个文件传上来。

fcode · 发表于 2016-11-22 09:24:07

Fortran不区分大小写，反之 c/c++/c# 区分大小写。
因此，Fortran里的 Bind(c,Name="Add") 此处的 Add 区分大小写。其他的都不区分。比如参数是 A 和 B，但是我写成 a+b 也可以。

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

Integer Function Add(A,B)  Bind(C,Name="Add")!//要返回的话，请用 Function
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: Add
  use , Intrinsic :: ISO_C_Binding
  implicit none
  integer , value :: A , B !/c#默认是传值，而fortran默认传址。因此要用value修饰
  Add = a + b !// Add（函数名）用于返回，而不能写 return a+b
end Function Add

zhuhuanlai · 发表于 2016-11-22 21:25:31

本帖最后由 zhuhuanlai 于 2016-11-22 21:27 编辑

zhuhuanlai 发表于 2016-11-22 21:21
感谢大侠的及时指点，我成功的再现了您的方法，再次感谢！
由于个人水平非常有限，有些尚不明白，还请耐 ...

感谢大侠的及时指点，我成功的再现了您的方法，再次感谢！
由于个人水平非常有限，有些尚不明白，还请耐心指点！
1、       对函数/子程序，我的理解是C#程序须与Bind(C,Name="函数/子程序名称")中的大小写形式保持一致，而FORTRAN程序内其他地方的大小写无所谓。
2、       对变量名称，我的理解是C#程序须与FORTRAN中定义变量语句如integer , value :: A , B中的大小写形式一致，而FORTRAN程序内其他地方的大小写无所谓。
3、       对subroutine和function的，我的理解是子程序和函数类似，唯一不同的是函数可以有返回值，而子程序没有。我见过一些FORTRAN的DLL文件，大都采用subroutine,对这两种的选择有点困惑。我用C#主要做界面，运行时需要从C#中输入几十个数据(可能有数组)，需要传入到FORTRAN程序中，在FORTRAN中计算后再把计算结果（包含数据和字符）返回到C#界面，这样的情况应该采用哪种呢？
4、       ISO_C_Binding不会自动更改参数传递约定，还需用value修饰来更改成传值方式？那它的作用除了清理栈道和命名约定外，在其他方面就不再有作用了(比如参数，数组和字符串的传递约定)？
5、       ISO_C_Binding中变量对应关系如图一:

一个fortran整数类型对应的类型如此多，而C#与C的类型还不完全一样如图二所示：

最容易弄混的是就是long,char两个类型，在C/C++中long和int都是4个字节，都对应着C#中的int类型，而C/C++中的char类型占一个字节，用来表示一个ASCII码字符，在C#中能够表示一个字节的是byte类型。与C#中char类型对应的应该是C/C++中的wchar_t类型，对应的是一个2字节的Unicode字符。
如果ISO_C_Binding不会自动更改参数传递约定，那我用C#调用FORTRAN的DLL，是否没有太大的帮助呢?

fcode · 发表于 2016-11-22 21:48:04

1. 不同的语言（甚至同一个语言的不同编译器），都会对函数名字进行修饰（符号修饰），比如把 Add 变成 _Add@8
  对于面向对象语言，由于存在“函数重载”“多态”，可能同一个函数有不同的版本（函数签名不同），或者不同的“namespace”有同名的函数
  因此，它们的符号修饰更夸张，比如把 func 修饰为 _ZN1C2C24funcEi。
  在涉及混编的时候，需要把“符号修饰”统一起来（否则一个语言找不到另一个语言的某个函数的真实名字）
  Bind( C ,Name="某某" 就是实现把 fortran 的函数名，用 C 标准的符号修饰。因此，它必须与C#里 dllimport 的名字相同。
2. 一旦找到了函数名，那么参数的名字不需要保持一致。即 C# 里传递的实参是 x y ，而fortran的虚参可以是 a b（或其他名字）
3. 在 Fortran 里 function 与 C# 的 func(){} 类似。subroutine 与 void func() {} 类似。区别仅仅在于此。
用 function 也可以，用 subroutine 也可以。（虽然 subroutine 没有返回值，但可以通过指针传递参数，或引用传递参数来交换数据）
4. ISO_C_Binding 只规定需要统一的内容，不需要规定的内容由程序员自己控制。
比如传址还是传值？fortran默认传址，但是可以用 value 修饰变成传值。
c/c++/c# 默认传值，但可以通过引用调用（或指针）变成传值。
因此，ISO_C_binding并不规定到底如何传递，由程序员按需求使用。（但是调用者和被调用者要保持一致）例如此例子，你可以不用 value 修饰，而在 C# 里面把
extern static int Add( int A , int B);
更改为
extern static int Add( ref int A , ref int B);
也是可以的。
5. 就数据类型而言，fortran是比较少的，远远不如 c/c++/c# 多。
但是，在底层，数据类型其实只有一种（二进制），上层规定出来这么多种。是因为解释和操作的方式不一样。
c#把自己的任何数据类型传递过来，在底层都是传递了若干字节的二进制。然后 fortran 再用它自己识别的数据类型来解释和操作这些二进制数据。

规定 C_INT , C_SHORT ， C_LONG_LONG 这些类型，只是为了消除不同平台（不同编译器）的差异。
因为某些编译器的 short 占2字节，long 占4字节。但是某些平台的 short占4字节，long占8字节

不管你用何种平台，何种编译器。ISO_C_binding 可以保证在相同平台下的 C/C++/C# 编译器与对应的 ISO_C_binding 中规定的相应类型一致。
而不需要专门为某种平台修改代码。

它并不能解决哪些“fortran”语言不识别的数据类型（例如unsigned，wchar,tchar）

ISO_C_Binding 其实是与 C 语言的交互，而非 C#。所以，在需要两者相互传递的时候，应该把各自上层（面向对象，类）数据转换到较底层的数据进行交互。

zhuhuanlai · 发表于 2016-11-23 21:11:35

fcode 发表于 2016-11-22 21:48
1. 不同的语言（甚至同一个语言的不同编译器），都会对函数名字进行修饰（符号修饰），比如把 Add 变成 _Ad ...

拜谢大侠的指点！
就像黑夜海上航行的导航灯，给我点亮了前进的方向，真心感谢！

Chastar · 发表于 2020-12-30 11:05:10

请问我用同样的方法没有成功，引发的异常:“System.BadImageFormatException”(位于 MixedProgram3.exe 中)
“System.BadImageFormatException”类型的未经处理的异常在 MixedProgram3.exe 中发生
试图加载格式不正确的程序。 (异常来自 HRESULT:0x8007000B)

frankslade · 发表于 2021-4-12 11:35:37

关注这个问题。

[混编] C#与fortran混合编程的问题

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