混合编程--包括Fortran的C++头

Question

我试图在用Fortran编写的程序中使用用C++编写的库中的函数。C++库在一个头文件中进行总结，以便如果您想在另一个C++程序中使用它，您只需要执行#include functions.h，我想了解如何在Fortran中执行类似的操作。

根据我的研究，我创造了一个最小的可行的例子：

clib/functions.h.h：

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
extern "C"
{
int __stdcall add(int x, int y);
} 
#endif

clib/functions.cpp：

extern "C"
{
int __stdcall add(int x, int y)
{
    return x + y;
}
}

cinclude.c

#include "clib/functions.h"

cinterface.f95：

module cinterface
  use,intrinsic::ISO_C_BINDING
  integer(C_INT)::a,b
  interface
    integer(C_INT) function add(a,b) bind(C,name="add")
      use,intrinsic::ISO_C_BINDING
      implicit none
!GCC$ ATTRIBUTES STDCALL :: add
!DEC$ ATTRIBUTES STDCALL :: add
      integer(C_INT), value ::a,b
    end function add
  end interface
end module cinterface

main.f90

 program main
   use cinterface      
   implicit none
   integer :: c
   c = add(1,2)
   write(*,*) c
 end program

makefile：

FC = gfortran
CC = g++
LD = gfortran
FFLAGS = -c -O2
CFLAGS = -c -O2
OBJ=main.o 
DEP = \
    cinterface.o cinclude.o

.SUFFIXES: .f90 .f95 .c .o
# default rule to make .o files from .f files
.f90.o  : ;       $(FC) $(FFLAGS) $*.f90 -o $*.o
.f95.o  : ;       $(FC) $(FFLAGS) $*.f95 -o $*.o
.c.o  : ;       $(CC) $(CFLAGS) $*.c -o $*.o
%.o: %.mod
#
main.ex: ${DEP} ${OBJ}
    $(LD)  ${DEP}  ${OBJ} -o prog.exe
#

当我试图使用Cygwin进行此项目时，会出现以下错误：

main.o:main.f90:(.text+0x13): undefined reference to `add'
main.o:main.f90:(.text+0x13): relocation truncated to fit: R_X86_64_PC32 against undefined symbol `add'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [makefile:19: main.ex] Error 1

如何使Fortran中的add函数工作？

Answer 1

你大部分的路都在那里。要做到这一点，您需要解决两件事:链接和参数传递约定。

链接

正如弗朗西夫斯所指出的，Fortran编译器不知道如何解析C/C++头文件。因此，您的函数.h和cclude.c文件在本例中将没有任何用处。

别丢掉你的功用。不过，现在还没有。在其中，您将add函数声明为：

extern "C"
{
    int __stdcall add(int x, int y);
} 

extern "C"是其中的重要组成部分。这告诉g++，以下代码块中的符号并不受所有C++ 名称残缺的约束。您将需要围绕add定义在functions.cpp中使用相同的内容。

extern "C"
{
    int add(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }
}

一旦您这样做了，您所需要的链接就是函数.o、cinterface.o/mod和main.o。

参数传递约定

声明add的方式，参数x和y通过值传递给函数。这是C/C++函数参数的默认行为。另一方面，Fortran默认通过引用将参数传递给函数/子例程。在C++中，这看起来像int add(int* x, int* y)。解决这个问题有两种方法。

第一个选项是用参数的整数指针重新定义add函数，并在函数中取消对它们的引用。

extern "C"
{
    int add(int* x, int* y)
    {
        return *x + *y;
    }
}

第二个选项(IMHO，首选选项)是声明Fortran接口以按值传递参数。它们没有在add function...why中进行修改，通过引用传递它们吗？如果选择此选项，则cinterface.f95将需要包含以下add声明

integer(C_INT) function add(a,b) bind(C,name="add")
    use,intrinsic::ISO_C_BINDING
    implicit none
    integer(C_INT),value::a,b
end function add

注意变量a和b上附加的a修饰。不管您选择了哪个选项，如果没有它在我的机器上，我会打印出8393540作为add函数调用的结果。在讨论了参数传递约定之后，我得到了3份如预期的打印结果。

Answer 2

构建系统可以大大简化这一点(尽管代价是引入了一个复杂的构建系统)。假设问题中的目录布局(虽然没有cinclude.c，因为我不知道它有什么用途)

$ tree
.
├── cinterface.f90
├── clib
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── functions.cpp
│   └── functions.h
├── CMakeLists.txt
└── main.f90

cmake文件的内容包括

$ cat CMakeLists.txt 
cmake_minimum_required(VERSION 3.9)

project(cpp-add LANGUAGES C CXX Fortran)

add_subdirectory(clib)

add_executable(glue cinterface.f90 main.f90)
target_link_libraries(glue PUBLIC cpp-clib)

和

$ cat clib/CMakeLists.txt 
add_library(cpp-clib functions.cpp)

然后，可以按照通常的方式配置和构建项目：

$ cmake -H. -Bbuild && cmake --build build

处决：

$ build/glue
           3

Answer 3

我也有同样的问题，你能给我们看看g++编译行吗？

造成我的问题是因为我的make文件没有正确地将适当的.o文件包含在.exe的编译中

也就是说，我有一件事

Test: Test.cpp dependancy.o 
      g++ Test.cpp -o test.exe

我得到了和你一样的错误。

我通过确保在编译行中实际使用了.o来解决这个问题。

Test: Test.cpp dependancy.o 
      g++ dependancy.o Test.cpp -o test.exe 

我建议这样做，因为错误“未定义符号”通常意味着编译器实际上不知道调用add函数的代码在哪里。