FORTRAN与C#混合编程的调用约定

zhuhuanlai · 发表于 2016-10-29 14:35:02

大侠好！
我这帖子内容比较多，还请耐心，问题也比较多，有些涉及到两种语言。我写的这么详细，也是真心希望能为有类似需求的同仁提供参考。
我想通过Fortran 控制台程序编写相应算法的动态链接库，然后利用C#编写的界面程序调用在Fortran 中生成的DLL 文件。
用FORTRAN与C#混合编程的调用约定中，主要有四点，有些不明白的地方（详见红色文字部分），还请指教：
一：堆栈管理约定
在Fortran 语言中是通过相应的编译器的通用指令“! DEC $ ”后添加可选项“C”或“StdCALL”这两个参数来实现的:
! DEC $ ATTＲIBUTES StdCALL: : Filename
! DEC $ ATTＲIBUTES C: : Filename
第一条语句中说明的是StdCALL 模式，这种模式是由被调用方清除堆栈( 其中Filename 为函数名或变量名) ，第二条语句说明的是C 模式，这种模式是由主
调函数清除堆栈( 对于传递数组和字符串参数这两种情况，该方法不可以使用) 。以上是在Fortran 中做相应的改动，在C#语言中也可以做不同的改动，即设置DllImport 属性，通过改
变CallingConversion 字段的值，来规定堆栈的清理方式( Cedel 代表由调用方清理堆栈，StdCALL 代表由被调用方清理堆栈) :
［DllImport( “Filename． dll”，CallingConvention =CallingConvention Cdel) ］
［DllImport( “Filename． dll”，CallingConvention =CallingConvention StdCall) ］
我想了解的是：
1、如果我在FORTRAN代码中输入：
! DEC $ ATTＲIBUTES StdCALL: : Filename
那在C#代码中需要输入CallingConvention Cdel还是CallingConvention StdCall？
2、关于FORTRAN调用约定的详细说明，在哪里能找到呢（我在帮助文件中找过，感觉介绍得不是特别详细）？

二：命名约定
C#语言是区分大小写的，而Fortran 是不区分的。从DLL 导出的Fortran 函数名会自动转换为大写，这是由编译器自动完成的。所以，在C#中就无法找到Fortran 中声明相同的函数名了。为了协调
标识符的不一致必须进行命名约定的协调。在Fortran 语言中做相应的改动是使用ALIAS( 别名) 属性，即指定导出的函数名。例如下面的Fortran函数:
subroutine Filename( A)
integer A
相应的C#声明为:
［DllImport( “Math． dll”) ］
Public extern static void FILENAME( int a) ;
使用ALIAS 修改后的定义如下:
subroutine Filename( A)
! DEC $ ATTＲIBUTESALIAS: ‘_ Filename’: :Filename
integer A
对应的C#声明为:
［DllImport( “Math． dll”) ］
Public extern static void Filename( int a) ;
我想了解的是：
1、我只需要在FORTRAN中使用ALIAS 修改变量A的定义，而在C#不需要做任何修改就可以吗？
2、有哪些变量需要修改其定义，与动态链接库有关的变量是否都需要修改（我在FORTRAN中用到了IMSL动态链接库和其他动态链接库）？

以上是在Fortran 语言中的解决方案，也可在C#语言中做相应的改动，通过使用DllImport 的EntryPoint属性来指定导出的Fortran 函数名。
subroutine Filename( A)
integer A
对应的C#声明为:
［ DllImport ( “ Math． dll ”， EntryPoint =“FILENAME”) ］
Public extern static void Filename( int a) ;
我想了解的是如果我采用这种解决方案：
1、我只需要在C#中使用ALIAS 修改变量A的定义，而在FORTRAN不需要做任何修改就可以吗？
2、两种解决方案中，哪种更加合适，比如运行更加稳定，不容易出错。

三：参数传递约定
在Fortran 中默认的是所有的参数使用引用传递的方式，而对于C#语言则存在值传递和引用传递两种方式。C#中所有的数值类型的参数传递方式都是值
传递，而表示字符串的类型的参数传递方式都是引用传递。解决这个问题可以通过分别在Fortran 和C#方面做相应的设置。在Fortran 语言中，可以通过VALUE
属性指定参数传递使用值传递的方式。
subroutine Filename( A)
integer A ［VALUE］
对应的C#声明为:
［DllImport( “Math． dll”，CallingConvention = CallingConvention.StdCall) ］
Public extern static void Filename( int a) ;
我想了解的是：
1、如果我采用这种解决方案，变量A的已经是使用值传递了，那为什么还要在C#中再次声明呢？
2、有哪些变量需要设置值传递，与动态链接库有关的变量是否都需要修改（我在FORTRAN中用到了IMSL动态链接库和其他动态链接库）？

在C#语言做改动的话可以使用C#的ref 关键字，从而保证函数传递给Fortran 语言的参数是该参数的地址。
subroutine Filename( A)
integer A ［VALUE］
对应的C#声明为:
［DllImport( “Math． dll”，CallingConvention = CallingConvention．StdCall) ］
Public extern static void Filename( ref int a) ;
我想了解的是：
1、如果我采用这种解决方案，已经使用C#的ref 关键字，那为什么还要在FORTRAN中声明为［VALUE］？

四：数组和字符串的传递约定
数组的存储结构和编码方式在Fortran 和C#中是不同的，必须协调这两类参数的传递( 字符串可以看作是由字符组成的数组) 。
在计算机内存中数组的存储方式都是线性连续的，不同的是数组在Fortran 中的是列优先存储，而相应的在C#中是行优先存储。考虑到这个因素，在传递数组参数使用传址方式时，需要对数组做一个类似于矩阵转置的变换，使得两种计算机语言的数组存储方式统一。
integer an( 500，* )
int an［* ， 500］
我想了解的是：
1、需要协调的二维数组包括哪些，比如FORTRAN代码中主程序范围内的，还是子程序范围内的，或者是我在我在FORTRAN中用到了IMSL动态链接库和其他动态链接库都要协调？

相对于数组的传递约定，协调处理字符串参数的则相对比较复杂。C#中表示字符串的结束的标志是\0，在Fortran 中却是不一样的，表示结束的方式是在最
右端添加空格，并且利用最右端的一个隐藏的参数来表示字符串的实际长度。另外，Fortran 语言的编码在文件路径名中是不支持中文字符集的，它默认的字符
集是ASCII 编码。而C#语言中是支持中文的，它所采用的字符集为Unicode 编码，为了使得两种语言能够进行字符串的传递，必须做相应的处理。当字符串参
数由Fortran 传回C#时，可利用C#中相应的函数将ASCII 字符转换为Unicode 字符。对于字符串由C#传入Fortran 时，可以在C#代码中添加一个整数型的参
数来表示字符串的长度。对于文件路径名由于Fortran不支持中文路径，所以在C#中编写的代码不要使用中文字符。
我想了解的是：
1、协调字符串的具体代码及方法。