f2py：在与python交互时在fortran中指定实际精度吗？

Question

我在玩f2py。我对numpy固有类型和fortran 90类型感到困惑。与python交互时，似乎只能在fortran
90中使用单精度实数。让我用一个例子来说明：

说我有这个fortran 90模块test.f90，可以用f2py编译并导入python中：

module test
implicit none

integer, parameter :: sp = selected_real_kind(6,37) ! single precision
integer, parameter :: dp = selected_real_kind(15,307) ! double precision

real(sp) :: r_sp = 1.0
real(dp) :: r_dp = 1.0_dp
end module

我这样编译：

f2py -c -m测试test.f90

然后，在python中：

>>> import test
>>> test.test.r_sp
array(1.0, dtype=float32)
>>> test.test.r_dp
array(1.0)

IOW，看来f2py不接受双精度。当将输入从python传递到fortran 90子例程时，这甚至变得更加成问题。说我将模块扩展到：

module test

implicit none
integer, parameter :: sp = selected_real_kind(6,37) ! single precision
integer, parameter :: dp = selected_real_kind(15,307) ! double precision

real(sp) :: r_sp = 1.0
real(dp) :: r_dp = 1.0_dp

contains

subroutine input_sp(val)
  real(sp), intent(in) :: val
  real(sp) :: x
  x = val
  write(*,*) x
end subroutine

subroutine input_dp(val)
  real(dp), intent(in) :: val
  real(dp) :: x
  x = val
  write(*,*) x
end subroutine
end module

f2py -c -m测试test.f90

蟒蛇

>>> import test
>>> test.test.input_sp(array(1.0,dtype=float32))
1.0000000    
>>> test.test.input_sp(array(1.0,dtype=float64))
1.0000000    
>>> test.test.input_dp(array(1.0,dtype=float32))
-1.15948430791165406E+155
>>> test.test.input_dp(array(1.0,dtype=float64))

-1.15948430791165406E + 155

因此，似乎要从python发送的任何输入变量都必须声明为单精度。这是f2py的已知问题吗？

此外，作为后续问题：从sp转换为dp的工作原理如下：

subroutine input_sp_to_dp(val)
  real(sp), intent(in) :: val(2)
  real(dp) :: x(2)
  x = val
  write(*,*) x
end subroutine

但是我想知道这是否完全是编译器特定的吗？我可以期望上述子例程对任何体系结构上的任何编译器执行正确的操作吗？在测试时，我使用了以上所有示例的gfortran。

Answer 1

在您的第一个示例中，我不知道您为什么说f2py似乎不接受双精度，test.test.r_dp 而
双精度却如此。一个显示带有小数点的值且没有显式dtype的numpy数组是一个双精度数组。

第二个示例显示了F2PY用处理类型定义的局限性kind=<kind>。请参阅常见问题解答：http :
//cens.ioc.ee/projects/f2py2e/FAQ.html#q-what-if-fortran-90-code-uses-type-
spec-kind-kind

要查看发生了什么，请运行f2py test.f90 -m test。我得到这个：

Reading fortran codes...
    Reading file 'test.f90' (format:free)
Post-processing...
    Block: test
            Block: test
                Block: input_sp
                Block: input_dp
Post-processing (stage 2)...
    Block: test
        Block: unknown_interface
            Block: test
                Block: input_sp
                Block: input_dp
Building modules...
    Building module "test"...
        Constructing F90 module support for "test"...
          Variables: r_dp sp r_sp dp
            Constructing wrapper function "test.input_sp"...
getctype: "real(kind=sp)" is mapped to C "float" (to override define dict(real = dict(sp="<C typespec>")) in /Users/warren/tmp/.f2py_f2cmap file).
getctype: "real(kind=sp)" is mapped to C "float" (to override define dict(real = dict(sp="<C typespec>")) in /Users/warren/tmp/.f2py_f2cmap file).
getctype: "real(kind=sp)" is mapped to C "float" (to override define dict(real = dict(sp="<C typespec>")) in /Users/warren/tmp/.f2py_f2cmap file).
              input_sp(val)
            Constructing wrapper function "test.input_dp"...
getctype: "real(kind=dp)" is mapped to C "float" (to override define dict(real = dict(dp="<C typespec>")) in /Users/warren/tmp/.f2py_f2cmap file).
getctype: "real(kind=dp)" is mapped to C "float" (to override define dict(real = dict(dp="<C typespec>")) in /Users/warren/tmp/.f2py_f2cmap file).
getctype: "real(kind=dp)" is mapped to C "float" (to override define dict(real = dict(dp="<C typespec>")) in /Users/warren/tmp/.f2py_f2cmap file).
              input_dp(val)
    Wrote C/API module "test" to file "./testmodule.c"
    Fortran 90 wrappers are saved to "./test-f2pywrappers2.f90"

请注意，它会将“ real（kind = sp）”和“ real（kind = dp）”都映射到C“ float”，这是单精度的。

有几种方法可以解决此问题。

方法1

将类型声明分别更改为“ real（kind = 4）”和“ real（kind = 8）”（或“ real * 4”和“ real * 8”）。

当然，这违背了使用的目的selected_real_kind，对于某些编译器，对于单精度和双精度而言，4和8不是正确的KIND值。在这种情况下，使用gfortransp为4和dp8，因此可以正常工作。

方法二

告诉f2py如何处理这些声明。在f2py常见问题解答中对此进行了说明，这是上面显示的f2py输出中的“ getctype：…”消息中建议的方法。

在这种情况下，您将创建一个名为.f2py_f2cmap（在运行f2py的目录中）的文件，其中包含以下行

dict(real=dict(sp='float', dp='double'))

然后f2py将对那些real(sp)和real(dp)声明做正确的事情。

方法3

它还可以重新排列代码：

module types

implicit none
integer, parameter :: sp = selected_real_kind(6,37) ! single precision
integer, parameter :: dp = selected_real_kind(15,307) ! double precision

real(sp) :: r_sp = 1.0
real(dp) :: r_dp = 1.0_dp

end module


module input

contains

subroutine input_sp(val)
  use types
  real(sp), intent(in) :: val
  real(sp) :: x
  x = val
  write(*,*) x
end subroutine

subroutine input_dp(val)
  use types
  real(dp), intent(in) :: val
  real(dp) :: x
  x = val
  write(*,*) dp, val, x
end subroutine

end module