使用带有多维数组的cffi从python调用fortran dll
我使用一个dll,其中包含微分方程解算器和其他有用的数学工具。不幸的是,这个dll是用Fortran编写的。我的程序是用python 3.7编写的,我使用spyder作为IDE 我成功地从dll调用了easy函数。然而,我似乎无法让需要多维数组的函数正常工作 这是我尝试调用的函数的联机文档: 如果我执行以下代码,内核将在没有错误消息的情况下死亡:使用带有多维数组的cffi从python调用fortran dll,dll,fortran,python-cffi,Dll,Fortran,Python Cffi,我使用一个dll,其中包含微分方程解算器和其他有用的数学工具。不幸的是,这个dll是用Fortran编写的。我的程序是用python 3.7编写的,我使用spyder作为IDE 我成功地从dll调用了easy函数。然而,我似乎无法让需要多维数组的函数正常工作 这是我尝试调用的函数的联机文档: 如果我执行以下代码,内核将在没有错误消息的情况下死亡: import numpy as np import cffi as cf ffi=cf.FFI() lib=ffi.dlopen("C:\Wind
import numpy as np
import cffi as cf
ffi=cf.FFI()
lib=ffi.dlopen("C:\Windows\SysWOW64\DLL20DDS")
ffi.cdef("""void F01ADF (const int *n, double** a, const int *lda, int *ifail);""")
#Integer
nx = 4
n = ffi.new('const int*', nx)
lda = nx + 1
lda = ffi.new('const int*', lda)
ifail = 0
ifail = ffi.new('int*', ifail)
#matrix to be inversed
ax1 = np.array([5,7,6,5],dtype = float, order = 'F')
ax2 = np.array([7,10,8,7],dtype = float, order = 'F')
ax3 = np.array([6,8,10,9],dtype = float, order = 'F')
ax4 = np.array([5,7,9,10], dtype = float, order = 'F')
ax5 = np.array([0,0,0,0], dtype = float, order = 'F')
ax = (ax1,ax2,ax3,ax4,ax5)
#Array
zx = np.zeros(nx, dtype = float, order = 'F')
a = ffi.cast("double** ", zx.__array_interface__['data'][0])
for i in range(lda[0]):
a[i] = ffi.cast("double* ", ax[i].__array_interface__['data'][0])
lib.F01ADF(n, a, lda, ifail)
由于一维数组的函数可以工作,我假设多维数组是问题所在
非常感谢您的任何帮助,
Thilo无法访问您提到的dll会使给出明确答案变得复杂,但是,dll的文档和提供的Python脚本可能足以诊断问题。您的示例中至少有两个问题:
- C头界面:
您的文档链接清楚地说明了函数的C头接口应该是什么样子。我对C、Python的cffi或cdef不是很精通,但是函数接口中
的参数声明似乎是错误的。函数界面中的a
(指向double的指针)很可能是double**a
或double a[]
(指向double的指针),如文档中所述double*a
- 使用Fortran排序定义2d Numpy数组:
- 请注意,您的Numpy数组
是一维数组,因为数组只有一维ax1..5
和order='F'
在内存布局和访问方面是等效的。因此,在这里指定order='C'
可能没有预期的效果(Fortran对多维数组使用列主顺序)order='F'
- 变量
是Numpy数组的元组,而不是2d Numpy数组,因此在内存中的表示形式与2d数组非常不同(在将数据传递到Fortran dll时,这一点非常重要)ax
ax
声明为具有二维的适当Numpy数组,然后将其转换为适当的数据类型,如本例所示:
#file: test.py
import numpy as np
import cffi as cf
ffi=cf.FFI()
lib=ffi.dlopen("./f01adf.dll")
ffi.cdef("""void f01adf_ (const int *n, double a[], const int *lda, int *ifail);""")
# integers
nx = 4
n = ffi.new('const int*', nx)
lda = nx + 1
lda = ffi.new('const int*', lda)
ifail = 0
ifail = ffi.new('int*', ifail)
# matrix to be inversed
ax = np.array([[5, 7, 6, 5],
[7, 10, 8, 7],
[6, 8, 10, 9],
[5, 7, 9, 10],
[0, 0, 0, 0]], dtype=float, order='F')
# operation on matrix using dll
print("BEFORE:")
print(ax.astype(int))
a = ffi.cast("double* ", ax.__array_interface__['data'][0])
lib.f01adf_(n, a, lda, ifail)
print("\nAFTER:")
print(ax.astype(int))
为了测试的目的,考虑下面的FORTRAN子例程作为您的DLL的替代。它只需将10**(i-1)添加到输入数组
a
的第i列。这将允许检查Python和Fortran之间的接口是否按预期工作,以及数组a
的预期元素是否在以下位置操作:
!file: f01adf.f90
Subroutine f01adf(n, a, lda, ifail)
Integer, Intent (In) :: n, lda
Integer, Intent (Inout) :: ifail
Real(Kind(1.d0)), Intent (Inout) :: a(lda,*)
Integer :: i
print *, "Fortran DLL says: Hello world!"
If ((n < 1) .or. (lda < n+1)) Then
! Input variables not conforming to requirements
ifail = 2
Else
! Input variables acceptable
ifail = 0
! add 10**(i-1) to the i'th column of 2d array 'a'
Do i = 1, n
a(:, i) = a(:, i) + 10**(i-1)
End Do
End If
End Subroutine
> gfortran -O3 -shared -fPIC -fcheck=all -Wall -Wextra -std=f2008 -o f01adf.dll f01adf.f90
> python test.py
BEFORE:
[[ 5 7 6 5]
[ 7 10 8 7]
[ 6 8 10 9]
[ 5 7 9 10]
[ 0 0 0 0]]
Fortran DLL says: Hello world!
AFTER:
[[ 6 17 106 1005]
[ 8 20 108 1007]
[ 7 18 110 1009]
[ 6 17 109 1010]
[ 1 10 100 1000]]