如何使用f2py将字符串数组传递给Fortran子例程

Question

经过一些网上挖掘和试错之后，我仍然想知道如何通过f2py将字符串数组从Python传递到Fortran。

我在string.f90中有Fortran子例程，如下所示：

  SUBROUTINE FOO(A)
  CHARACTER*5,dimension(10),intent(inout):: A
  PRINT*, "A=",A
  END

然后我运行f2py -m mystring -c string.f90。编译成功。

python会话在test.py中

import mystring
import numpy as np
nobstot=10
xstring=np.empty(nobstot,dtype='S5')
xstring[0]="ABCDE"
mystring.foo(xstring)

运行python test.py，我会看到以下错误消息：

1-th dimension must be 5 but got 0 (not defined).
Traceback (most recent call last) :
File "test.py", line 6, in <module>
mystring.foo(xstring)
mystring.error: failed in converting 1st argument `a' of mystring.foo to C/Fortran array

在f2py编译步骤中，调用了gfortran和gcc编译器。

在>>> print mystring.foo.__doc__之后，出现了：

foo(a)
Wrapper for ``foo``.
Parameters
---------
a : in/output rank-2 array('S') with bounds (10,5)

因此，我尝试了test.py：

import mystring
import numpy as np
nobstot=10
xstring=np.empty((nobstot,5),dtype='S1')
print xstring.shape
xstring[0]="ABCDE"
mystring.foo(xstring)

然后运行python test.py，错误消息为：

Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 7, in <module>
mystring.foo(xstring)
ValueError: failed to initialize intent(inout) array -- input 'S' not compatible to 'c'

Answer 1

首先，要将字符串数组传递给f2py，在Python语言中，必须创建一个具有(<number of strings>, <string length>)形状的字符数组，填充其内容，然后将字符数组传递给Fortran生成的函数。使用您的示例：

xstring = np.empty((nobstot, 5), dtype='c')
xstring[0] = "ABCDE"
xstring[1] = "FGHIJ"
mystring.foo(xstring)

为了使其正常工作，您还需要更改Fortran代码：

subroutine foo(A)
character*5, dimension(10), intent(in) :: A
print*, "A(1)=",A(1)
print*, "A(2)=",A(2)
end

请注意，intent(inout)已替换为intent(in)。这是因为Python中的字符串以及numpy字符串数组中的字符串是不可变的，但在Fortran中可能不是。因此，Python字符串的内存布局不能简单地传递给Fortran函数，用户必须如上所述重新组织字符串数据。

其次，如果Fortran代码更改了字符串，如intent(inout)的用法所示，则需要将这样的字符串参数声明为intent(in, out)，例如，使用f2py指令。下面是一个完整的示例：

subroutine foo(A)
character*5, dimension(10), intent(inout) :: A
!f2py intent(in, out) A
print*, "A(1)=",A(1)
print*, "A(2)=",A(2)
A(1)="QWERT"
end

F2py调用：

f2py -m mystring -c string.f90

Python测试脚本：

import mystring
import numpy as np
nobstot = 10
xstring = np.empty((nobstot, 5), dtype='c')
xstring[0] = "ABCDE"
xstring[1] = "FGHIJ"
xstring = mystring.foo(xstring)
print("xstring[0]=",string[0].tostring())
print("xstring[1]=",string[1].tostring())

控制台输出：

 A(1)=ABCDE
 A(2)=FGHIJ
xstring[0]= QWERT
xstring[1]= FGHIJ

Answer 2

在fortran中来回传递字符串有点棘手。

通过这一行，您建立了一个实用的二维字符数组10 *5

CHARACTER*5,dimension(10),intent(inout):: A

尝试将其更改为

CHARACTER*10,intent(inout):: A

这使它成为一个由10个字符组成的一维数组。如果它可以工作，但输出是垃圾，请检查两者是否为相同的字符格式(ascii/multibyte或unicode)。

Answer 3

这个@Pearu行得通吗？用ord转换ASCII int，直接发送->数组

xstring = np.zeros((10, 5)).astype(int)
strings = ["ABCDE","FGHIJ"]
for istring,string in enumerate(strings):
   for ichar,char in enumerate(string):
      xstring[istring,ichar] = ord(char)
 
mystring.foo(xstring)