Julia回调中的Fortran数组

我正在尝试为twpbvpc（ODE BVP与重新网格化）Fortran-77解算器编写一个包装器 . 求解器需要带签名的输入函数

subroutine fsub(ncomp, x, u, f, rpar, ipar)

哪里

• ncomp 是整数（向量的长度），

• x （in）是一个浮点数，

• u （in）是一个长度为 ncomp 的向量，

• f （out）是结果的位置，长度为 ncomp 的向量

• rpar 和 ipar 是浮点数和整数外部参数的数组;朱莉娅的关闭将是更优选的方式，但显然有困难（见the blog post here） . 但有一会儿他们可以被忽视 .

在Julia，写 fsub 我通常会使用签名

function fsub_julia(x :: Float64, y :: Vector{Float64}, dy :: Vector{Float64})
        dy[1] = ...
        dy[2] = ...
        ...
end

ncomp 似乎没有必要，因为可以通过 length 或 size 来获取长度（但是，Julia可以检测从Fortran传递的数组的大小吗？对于测试代码，我明确知道 ncomp ，所以现在它不是问题） .

所以，为了遵守twpbvpc格式，我写了一个包装器：

function fsub_par(n :: Int64, x :: Float64, y :: Vector{Float64}, dy :: Vector{Float64}, rpar :: Vector{Float64}, ipar :: Vector{Float64})
        fsub_julia(x, y, dy)
end

现在，要将此函数传递给Fortran例程，需要使用 cfunction 转换它来声明类型 . 问题是如何？

如果我把它作为：

cf_fsub = cfunction(fsub_par, Void, (Ref{Int64}, Ref{Float64}, Ref{Float64}, Ref{Float64}, Ref{Float64}, Ref{Int64}))

从Fortran调用时，我收到错误：

ERROR: LoadError: MethodError: no method matching (::TWPBVP.#fsub_par#1{TWPBVP_Test.#f})(::Int64, ::Float64, ::Float64, ::Float64, ::Float64, ::Int64)
Closest candidates are:
  fsub_par(::Int64, ::Float64, !Matched::Array{Float64,1}, !Matched::Array{Float64,1}, !Matched::Array{Float64,1}, !Matched::Array{Float64,1})

所以，不知何故签名与数组参数不匹配......

如果我用 Ref{Array{Float64,1}} 替换 Ref{Float64} 数组参数（虽然看起来有点奇怪......）：

cf_fsub = cfunction(fsub_par, Void, (Ref{Int64}, Ref{Float64}, Ref{Array{Float64,1}}, Ref{Array{Float64,1}}, Ref{Array{Float64,1}}, Ref{Array{Int64,1}}))

在Fortran代码中调用 fsub_par （ cf_fsub ）时，我得到了一个分段错误（这个位于大约，因为错误没有给出确切的位置） .

用数字 Ptr{Float64} 替换 Ref{Float54} 也不起作用 .

我在Fortran代码中找到的一件有趣的事情是如何调用 fsub ：

call fsub (ncomp, xx(1), u(1,1), fval(1,1),rpar,ipar)

其中 u 和 fval 被声明为：

dimension xx(nmsh), u(nudim,nmsh), fval(ncomp,nmsh)

所以，我猜，它使用了Fortran通过引用传递所有参数的事实，并且对 u(1,1) 的引用应该是指向矩阵第一列的指针（据我记得Fortran，就像Julia一样，存储列中的矩阵 - 第一个订单） .

它的出路是什么？我是否需要更改 fsub_julia 的签名以接受指针并手动将它们转换为数组（这是ODEInterface.jl在较低级别的工作方式）？

更新

按照它在ODEInterface.jl中完成的方式，并结合在C中的 void* -thunk参数中传递Julia的函数的想法，我提出了这个：

immutable TWPBVPCProblem
    fsub :: Function            # RHS function
    dfsub :: Function           # Jacobian of RHS
    gsub :: Function            # BC function
    dgsub :: Function           # gradients of BC function
end

function unsafe_fsub(rn :: Ref{Int64}, rx :: Ref{Float64}, py :: Ptr{Float64}, pdy :: Ptr{Float64}, rpar :: Ptr{Float64}, ipar :: Ptr{Int64}) :: Void
    x = rx[]
    n = rn[]
    y = unsafe_wrap(Array, py, n)
    dy = unsafe_wrap(Array, pdy, n)
    problem = unsafe_pointer_to_objref(rpar) :: TWPBVPCProblem
    problem.fsub(x, y, dy)
    return nothing
end

const fsub_ptr = cfunction(unsafe_fsub, Void, (Ref{Int64}, Ref{Float64}, Ptr{Float64}, Ptr{Float64}, Ptr{Float64}, Ptr{Int64}))

当我打电话给我做的解算器时（它很长）：

function twpbvpc(nlbc :: Int64,
        aleft :: Float64, aright :: Float64,
        fixpnt :: Nullable{Vector{Float64}},
        ltol :: Vector{Int64}, tol :: Vector{Float64},
        linear :: Bool, givmsh :: Bool, giveu :: Bool, nmsh :: Ref{Int64},
        xx :: Vector{Float64}, u :: Array{Float64, 2}, nmax :: Ref{Int64},
        wrk :: Vector{Float64}, iwrk :: Vector{Int64},
        fsub :: Function, dfsub :: Function,
        gsub :: Function, dgsub :: Function,
        ckappa1 :: Ref{Float64}, gamma1 :: Ref{Float64},
        ckappa :: Ref{Float64},
        # rpar :: Vector{Float64},
        # ipar :: Vector{Int64},
        iflbvp :: Ref{Int64})

    # Keep problem functions in rpar
    # HACK!
    rpar = TWPBVPCProblem(fsub, dfsub, gsub, dgsub)

    # Fake external parameters
    # Can't have it 0-length as it would be Any[0] and not Float64[0]
    # local rpar :: Vector{Float64} = [0.0]
    local ipar :: Vector{Int64} = [0]

    # No need to pass these parameters
    # u is a matrix for the solution only!
    ncomp, nucol = size(u)
    # Get the maximum of xx
    nxxdim = length(xx)
    # max for mesh points must be the same as the number of column points of u
    assert(nucol == nxxdim)

    # Sizes of work arrays
    lwrkfl = length(wrk)
    lwrkin = length(iwrk)

    # Number of fixed mesh points
    if isnull(fixpnt)
        nfxpnt = 0
        fixpnt_v = [0.0]
    else
        fixpnt_v = get(fixpnt)
        nfxpnt = length(fixpnt_v)
    end

    # Size of tolerance vector ≤ ncomp
    ntol = length(ltol)

    ccall((:twpbvpc_, libtwpbvpc), Void,
        (Ref{Int64}, Ref{Int64},                    # ncomp, nlbc,
        Ref{Float64}, Ref{Float64},                 # aleft, aright
        Ref{Int64}, Ptr{Float64},                   # nfxpnt, fixpnt
        Ref{Int64}, Ptr{Int64}, Ptr{Float64},       # ntol, ltol, tol
        Ref{Int64}, Ref{Int64}, Ref{Int64},         # linear, givmsh, giveu
        Ref{Int64}, Ref{Int64},                     # nmsh, nxxdim
        Ptr{Float64}, Ref{Int64},                   # xx, nudim
        Ptr{Float64}, Ref{Int64},                   # u, nmax
        Ref{Int64}, Ptr{Float64},                   # lwrkfl, wrk
        Ref{Int64}, Ptr{Int64},                     # lwrkin, iwrk
        Ptr{Void}, Ptr{Void}, Ptr{Void}, Ptr{Void}, # fsub, dfsub, gsub, dgsub
        Ref{Float64}, Ref{Float64},                 # ckappa1, gamma1
        Ref{Float64}, Any, Ptr{Int64},              # ckappa, rpar, ipar
        Ref{Int64}),                                # iflbvp
        ncomp, nlbc, aleft, aright,
        nfxpnt, fixpnt_v, ntol, ltol, tol,
        linear, givmsh, giveu, nmsh,
        nxxdim, xx, nucol, u, nmax,                 # nudim = nucol
        lwrkfl, wrk, lwrkin, iwrk,
        fsub_ptr, dfsub_ptr, gsub_ptr, dgsub_ptr,
        ckappa1,gamma1,ckappa,pointer_from_objref(rpar),ipar,iflbvp)
end

Fortran的 twpbvpc 看起来像这样（显然是开头）：

subroutine twpbvpc(ncomp, nlbc, aleft, aright,
 *       nfxpnt, fixpnt, ntol, ltol, tol,
 *       linear, givmsh, giveu, nmsh,
 *       nxxdim, xx, nudim, u, nmax,
 *       lwrkfl, wrk, lwrkin, iwrk,
 *       fsub, dfsub, gsub, dgsub,
 *       ckappa1,gamma1,ckappa,rpar,ipar,iflbvp)

  implicit double precision (a-h,o-z)
  dimension rpar(*),ipar(*)
  dimension fixpnt(*), ltol(*), tol(*)
  dimension xx(*), u(nudim,*)
  dimension wrk(lwrkfl), iwrk(lwrkin)

  logical linear, givmsh, giveu
  external fsub, dfsub, gsub, dgsub

  logical pdebug, use_c, comp_c
  common/algprs/ nminit, pdebug, iprint, idum, uval0, use_c, comp_c
  ...

Fortran代码使用 build.jl 编译：

cd(joinpath(Pkg.dir("TWPBVP"), "deps"))
pic = @windows ? "" : "-fPIC"
run(`gfortran -m$WORD_SIZE -fdefault-real-8 -fdefault-integer-8 -ffixed-form $pic -shared -O3 -o libtwpbvpc.so twpbvpc.f`)

所以，我传递 rpar 为 Any （应该相当于 Ptr{Void} ）：Fortran期望一个浮点数的数组，但它应该没关系 .

现在，当我尝试运行一个简单的程序（在 Pkg.test("TWPBVP") 上）时，我遇到了分段错误：

signal (11): Segmentation fault
while loading /home/alexey/.julia/v0.5/TWPBVP/test/runtests.jl, in expression starting on line 58
unknown function (ip: 0xffffffffffffffff)
Allocations: 1400208 (Pool: 1399373; Big: 835); GC: 0

随着代码越来越长，这里是github上完整代码的链接：https://github.com/mobius-eng/TWPBVP.jl