Cách làm việc với các con trỏ hàm trong Fortran trong các chương trình khoa học

Dưới đây là cách sử dụng điển hình của các con trỏ hàm trong C. Tôi muốn làm một cái gì đó tương tự trong Fortran. Tôi có một số ý tưởng, nhưng tôi muốn biết nếu có một số cách kinh điển để làm như vậy.

Các con trỏ hàm và bối cảnh được người dùng truyền vào được lưu trữ, sau đó được gọi sau.

typedef PetscErrorCode (*TSIFunction)(TS,PetscReal,Vec,Vec,Vec,void*);
PetscErrorCode TSSetIFunction(TS ts,Vec res,TSIFunction f,void *ctx);

Chức năng của người dùng được gọi lại bằng cách sử dụng bối cảnh của họ tại các thời điểm khác nhau.

Trong PETSc, họ cũng sử dụng rất nhiều chuỗi -> bảng con trỏ hàm. Tất cả mọi thứ là một plugin, vì vậy người dùng có thể đăng ký triển khai của riêng họ và họ là hạng nhất.

#define PCGAMG "gamg"
  PCRegisterDynamic(PCGAMG         ,path,"PCCreate_GAMG",PCCreate_GAMG);

Điều này đăng ký thói quen tạo trong một "FList", sau đó PCSetFromOptions () cung cấp khả năng chọn phương thức này so với bất kỳ lựa chọn nào khác. Nếu hệ thống hỗ trợ tải động, bạn có thể bỏ qua sự phụ thuộc thời gian biên dịch vào biểu tượng PCCreate_GAMG và chỉ cần vượt qua NULL, sau đó biểu tượng sẽ được tra cứu trong thư viện dùng chung trong thời gian chạy.

Lưu ý rằng bước này vượt ra khỏi một "nhà máy", đó là một thiết bị điều khiển đảo ngược tương tự như cái mà Martin Fowler gọi là "công cụ định vị dịch vụ".

Lưu ý: điều này xuất hiện trong thư từ riêng tư của tôi với Jed Brown, nơi anh ấy hỏi tôi câu hỏi này. Tôi quyết định thuê ngoài nó và xem những câu trả lời mà mọi người có thể đưa ra.

Không cần sử dụng chuyển để mô phỏng void *theo mã Fortran hiện đại. Thay vào đó, chỉ cần sử dụng mô-đun nội tại ISO_C_BINDING , được hỗ trợ bởi tất cả các trình biên dịch Fortran chính thống. Mô-đun này làm cho giao diện giữa Fortran và C rất đơn giản, với một số cảnh báo rất nhỏ. Người ta có thể sử dụng các hàm C_LOCvà C_FUNLOChàm để đưa các con trỏ C vào dữ liệu và thủ tục của Fortran, tương ứng.

Đối với ví dụ về PETSC ở trên, tôi giả sử bối cảnh thường là một con trỏ tới cấu trúc do người dùng xác định, tương đương với kiểu dữ liệu dẫn xuất trong Fortran. Đó không phải là một vấn đề để đối phó với việc sử dụng C_LOC. Tay cầm TSIFeft mờ cũng rất đơn giản để xử lý: chỉ cần sử dụng kiểu dữ liệu ISO_C_BINDING c_ptr, tương đương với void *C. Một thư viện được viết bằng Fortran có thể sử dụng c_ptrnếu cần làm việc xung quanh việc kiểm tra loại nghiêm ngặt của Fortran hiện đại.

Có rất nhiều điều tôi đoán là ngôn ngữ dành riêng cho PETSc trong câu hỏi của bạn (mà tôi không quen), vì vậy có thể có một nếp nhăn ở đây tôi không hiểu lắm, nhưng có lẽ điều này vẫn hữu ích để giúp bạn đã bắt đầu.

Về cơ bản, bạn phải xác định giao diện cho thủ tục và sau đó bạn có thể chuyển một con trỏ tới một hàm theo giao diện này. Các mã sau đây cho thấy một ví dụ. Đầu tiên, có một mô-đun xác định giao diện và hiển thị một ví dụ nhanh về một đoạn mã sẽ thực thi thói quen được cung cấp bởi người dùng theo giao diện đó. Tiếp theo là một chương trình cho thấy người dùng sẽ sử dụng mô-đun này như thế nào và xác định chức năng sẽ được thực thi.

MODULE xmod

  ABSTRACT INTERFACE
  FUNCTION function_template(n,x) RESULT(y)
      INTEGER, INTENT(in) :: n
      REAL, INTENT(in) :: x(n)
      REAL :: y
  END FUNCTION function_template
  END INTERFACE

CONTAINS

  SUBROUTINE execute_function(n,x,func,y)
    INTEGER, INTENT(in) :: n
    REAL, INTENT(in) :: x(n)
    PROCEDURE(function_template), POINTER :: func
    REAL, INTENT(out) :: y
    y = func(n,x)
  END SUBROUTINE execute_function

END MODULE xmod


PROGRAM xprog

  USE xmod

  REAL :: x(4), y
  PROCEDURE(function_template), POINTER :: func

  x = [1.0, 2.0, 3.0, 4.0]
  func => summation

  CALL execute_function(4,x,func,y)

  PRINT*, y  ! should give 10.0

CONTAINS

  FUNCTION summation(n,x) RESULT(y)
    INTEGER, INTENT(in) :: n
    REAL, INTENT(in) :: x(n)
    REAL :: y
    y = SUM(x)
  END FUNCTION summation

END PROGRAM xprog