面试题：Fortran与C语言混合编程中的数据类型转换问题

Question

在Fortran与C语言混合编程时，Fortran的整型和C语言的整型在数据表示上可能存在差异。假设Fortran中有一个`INTEGER(4)`类型的变量，C语言中有一个`int`类型变量。请描述如何在两者之间进行安全的数据传递和转换，并且给出简单的代码示例（Fortran和C语言代码）。

Answer 1

Fortran与C语言整型数据表示差异及转换

1. 差异：
   • Fortran的INTEGER(4)通常表示4字节（32位）的有符号整数。
   • 在C语言中，int的大小可能因编译器和系统而异，但在大多数32位和64位系统上，int也是4字节（32位）有符号整数。不过，为了确保可移植性，C语言可以使用<stdint.h>头文件中的固定宽度整数类型，如int32_t来明确表示32位有符号整数。
2. 安全的数据传递和转换：
   • 数据传递：在Fortran与C语言混合编程中，通常通过函数调用传递数据。确保函数声明中参数类型匹配。
   • 数据转换：由于两者在大多数情况下INTEGER(4)和int（或int32_t）数据表示相同，一般无需特殊转换。但为了代码的健壮性和可移植性，在传递时要明确类型。
3. 代码示例：
   • Fortran代码：

program fortran_c_mixed
    use iso_c_binding
    implicit none
    integer(c_int) :: f_int
    interface
        subroutine c_function(c_int_var) bind(C, name='c_function')
            import c_int
            integer(c_int), intent(in) :: c_int_var
        end subroutine c_function
    end interface
    f_int = 42
    call c_function(f_int)
end program fortran_c_mixed

• C语言代码：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

void c_function(int32_t c_int_var) {
    printf("Received integer from Fortran: %d\n", c_int_var);
}

在上述代码中，Fortran通过iso_c_binding模块使用integer(c_int)类型来与C语言的int32_t（这里int32_t等同于int在常见系统上）匹配。通过bind(C)声明Fortran调用的C函数接口，实现了安全的数据传递。