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[混编] FORTRAN与C#混合编程的调用约定

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发表于 2016-10-29 14:35:02 | 显示全部楼层 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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。
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 楼主| 发表于 2016-10-29 14:43:04 | 显示全部楼层
补充说明:
我的系统win7/8,编译器IVF2013/VS2013

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 楼主| 发表于 2016-10-29 16:21:49 | 显示全部楼层
pasuka 发表于 2016-10-29 15:20
假定lz已经搞定C和C#混合编程,那么请参考下面的链接,在Fortran2003和2008标准下,利用iso c binding模块 ...

感谢您的及时热情的回复,很不好意思,我对C和C#了解都不多,哈哈。
iso c binding是Fortran2003标准新出的内部模块,好像专门用来和c混合编程,这个模块我也不太熟悉。不过您的建议提供了一个很好的思路,非常感谢!

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 楼主| 发表于 2016-10-29 21:13:28 | 显示全部楼层
fcode 发表于 2016-10-29 18:54
楼上说得很对,你看到的资料都是比较古老的版本,其中基本都是不规范的用法(IVF或部分编译器扩展支持)

...

感谢您如此详细的回复,非常感谢!
有关 ISO_C_Binding 的资料全是英文的,有中文版的资料推荐吗,
FORTRAN2003的教材也没有找到相关的中文资料。

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 楼主| 发表于 2016-10-29 21:16:45 | 显示全部楼层
pasuka 发表于 2016-10-29 15:20
假定lz已经搞定C和C#混合编程,那么请参考下面的链接,在Fortran2003和2008标准下,利用iso c binding模块 ...

您能推荐一些关于C和C#混合编程的例子,或者相关资料吗,我对这两种语言的混合编程实在是不了解。
先谢谢您了。

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 楼主| 发表于 2016-10-31 22:37:19 | 显示全部楼层
pasuka 发表于 2016-10-31 16:20
抱歉,我已经好久不玩vc和c#,照理msdn肯定有相关内容,vs帮助文档也会有相关范例代码
iso c binding的建 ...

好的,非常感谢,我在找找

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 楼主| 发表于 2016-10-31 22:38:06 | 显示全部楼层
fcode 发表于 2016-10-30 22:03
确实没有中文资料。
本论坛“编程工具”区,混编分类下面有一些帖子,你或许可以参考。 ...

好的,非常感谢!

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 楼主| 发表于 2016-10-31 22:40:05 | 显示全部楼层
楚香饭 发表于 2016-10-31 19:22
iso_c_binding 在 vs和ivf 也很顺畅。

您这么用过吗,有没有需要注意的地方(比如FORTRAN中需要注意的)?

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 楼主| 发表于 2016-11-1 19:57:46 | 显示全部楼层
楚香饭 发表于 2016-11-1 10:32
没用过的话,我不会说这种话。
也没有特别需要注意的地方,按照规范来就可以了。
用VS做环境的话,C和For ...

好的,谢谢您的指教和分享,非常感谢!
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