Fortran 通过fftw_mpi_r2c_2d和fftw_mpi_c2r_2d的输出不正确

我编写了一个简单的测试程序，以便在2d域（使用Fortran）中使用MPI实现FFTW。域的宽度为'Ny x Nx'，并在第二个（'x'）索引中进行分区

在正确（我相信？）声明和分配变量和计划后，我调用fftw_mpi r2c_2d函数，然后用fftw_mpi c2r_2d转换其输出，以检查是否得到原始输入。r2c_2d部件似乎工作正常。但是，在使用c2r_2d函数转换回输出（除了归一化）后，我没有得到原始输入：结果向量在索引（：，j）处显示“零”，j对应于“Ny/2”的倍数。我做错了什么？谢谢

以下是代码摘录：

Program TEST

use, intrinsic :: iso_c_binding

Implicit none

include 'mpif.h'
include 'fftw3-mpi.f03'

Integer*8,parameter :: nx=16, ny=16

!MPI
integer*8 :: ipe,npe
integer*8 ::mpi_realtype,icomm=mpi_comm_world,istat(mpi_status_size),ierr

! FFTW VARIABLES DECLARATION
type(C_PTR)           :: p1, p2, cdatar, cdatac
integer(C_INTPTR_T)   :: alloc_local, local_L, local_L_offset, local_M, local_M_offset
real(C_DOUBLE), pointer :: faux(:,:)   ! real input 2d function
complex(C_DOUBLE), pointer :: gaux(:,:) ! complex output of 2d FFTW (transposed)


! MPI initialization
call mpi_init(ierr)

call mpi_comm_rank(icomm,ipe,ierr)
call mpi_comm_size(icomm,npe,ierr)


! FFTW ALLOCATIONS AND PLANS

call fftw_mpi_init()


alloc_local = fftw_mpi_local_size_2d(ny/2+1,nx &
    ,MPI_COMM_WORLD, local_L, local_L_offset)


cdatac = fftw_alloc_complex(alloc_local)

call c_f_pointer(cdatac, gaux, [nx,local_L]) !transposed

alloc_local = fftw_mpi_local_size_2d(nx,ny/2+1, MPI_COMM_WORLD, &
    local_M, local_M_offset)


cdatar = fftw_alloc_real(2*alloc_local)

call c_f_pointer(cdatar, faux, [ny,local_M])

! Create plans

p1 = fftw_mpi_plan_dft_r2c_2d(nx,ny,faux,gaux, MPI_COMM_WORLD, &
        ior(FFTW_MEASURE, FFTW_MPI_TRANSPOSED_OUT))


p2 = fftw_mpi_plan_dft_c2r_2d(nx,ny,gaux,faux, MPI_COMM_WORLD, &
        ior(FFTW_MEASURE, FFTW_MPI_TRANSPOSED_IN))

! EXECUTE FFTW

call random_number(faux)


print *, "real input:", real(faux(1,:))

call fftw_mpi_execute_dft_r2c(p1,faux,gaux)

call fftw_mpi_execute_dft_c2r(p2, gaux, faux)

print *, "real output:", real(faux(1,:))/(nx*ny)

call fftw_destroy_plan(p1)
call fftw_destroy_plan(p2)


call  mpi_finalize(ierr)


End Program TEST

该问题是由于fftw需要：

虽然实际数据在概念上是n0×n1×n2×…×nd-1，但它在物理上存储为n0×n1×n2×…×[2（nd-1/2+1）]数组，其中最后一个维度已被填充，使其大小与复杂输出相同。这与就地串行r2c/c2r接口非常相似（请参见真实数据的多维DFT），只是在MPI中，即使是异地数据也需要填充

因此，16x16变换的输入数组因此是16x18数组。每行末尾额外两个数字的值在实空间中没有意义。但是，当c指针被转换到fortran 2D数组时，不能忘记这些额外的数字：

call c_f_pointer(cdatar, faux, [2*(ny/2+1),local_M])

额外的数字仍然打印在每行的末尾。可以对数组进行切片，以避免打印这些毫无价值的值：

print *, "real input:", real(faux(1:ny,:))
...
print *, "real output:", real(faux(1:ny,:))/(nx*ny)

这是基于您的完整代码，其中一个可以由

mpif90 main.f90-o main-I/usr/include-L/usr/lib-lfftw3\u mpi-lfftw3-lm

编译，并由

mpirun-np 2 main

运行

Program TEST

use, intrinsic :: iso_c_binding

Implicit none

include 'mpif.h'
include 'fftw3-mpi.f03'

Integer*8,parameter :: nx=4, ny=8

!MPI
integer*8 :: ipe,npe
integer*8 ::mpi_realtype,icomm=mpi_comm_world,istat(mpi_status_size),ierr

! FFTW VARIABLES DECLARATION
type(C_PTR)           :: p1, p2, cdatar, cdatac
integer(C_INTPTR_T)   :: alloc_local, local_L, local_L_offset, local_M, local_M_offset
real(C_DOUBLE), pointer :: faux(:,:)   ! real input 2d function
complex(C_DOUBLE), pointer :: gaux(:,:) ! complex output of 2d FFTW (transposed)


! MPI initialization
call mpi_init(ierr)

call mpi_comm_rank(icomm,ipe,ierr)
call mpi_comm_size(icomm,npe,ierr)


! FFTW ALLOCATIONS AND PLANS

call fftw_mpi_init()


alloc_local = fftw_mpi_local_size_2d(ny/2+1,nx &
    ,MPI_COMM_WORLD, local_L, local_L_offset)


cdatac = fftw_alloc_complex(alloc_local)

call c_f_pointer(cdatac, gaux, [nx,local_L]) !transposed

alloc_local = fftw_mpi_local_size_2d(nx,ny/2+1, MPI_COMM_WORLD, &
    local_M, local_M_offset)


cdatar = fftw_alloc_real(2*alloc_local)

call c_f_pointer(cdatar, faux, [2*(ny/2+1),local_M])

! Create plans

p1 = fftw_mpi_plan_dft_r2c_2d(nx,ny,faux,gaux, MPI_COMM_WORLD, &
        ior(FFTW_MEASURE, FFTW_MPI_TRANSPOSED_OUT))


p2 = fftw_mpi_plan_dft_c2r_2d(nx,ny,gaux,faux, MPI_COMM_WORLD, &
        ior(FFTW_MEASURE, FFTW_MPI_TRANSPOSED_IN))

! EXECUTE FFTW

call random_number(faux)


print *, "real input:", real(faux(1:ny,:))

call fftw_mpi_execute_dft_r2c(p1,faux,gaux)

call fftw_mpi_execute_dft_c2r(p2, gaux, faux)

print *, "real output:", real(faux(1:ny,:))/(nx*ny)

call fftw_destroy_plan(p1)
call fftw_destroy_plan(p2)


call  mpi_finalize(ierr)


End Program TEST

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不要使用真实（8）和复杂（8），它是不可移植的。默认情况下，至少有两个编译器会拒绝它。FFTW过程参数声明为实（c_double）和复（c_double），那么为什么不这样做呢？（我不认为这会导致您的错误，它不会。）您是否阅读了关于c2r格式的手册以及为什么只存储了一半的阵列？请不要显示代码的摘录，请显示a。是的，我阅读了手册，我只是复制了一个现有的示例存储了数组。我更新了代码，代码现在是完整的和可验证的，谢谢您的进一步建议