面试题：Fortran与C语言互操作中的函数调用

Question

编写一段Fortran代码调用C语言函数，C函数实现两个整数的加法运算，要求处理好函数声明、参数传递和结果返回，同时要考虑不同编译器下的兼容性。

Answer 1

Fortran 代码示例

program call_c_function
    implicit none
    interface
        integer function add_numbers(a, b) bind(c, name='add_numbers')
            use iso_c_binding
            integer(c_int), value :: a
            integer(c_int), value :: b
        end function add_numbers
    end interface

    integer :: result
    integer, parameter :: a = 3
    integer, parameter :: b = 5

    result = add_numbers(a, b)
    print *, 'The sum of ', a,'and ', b,'is: ', result
end program call_c_function

C 语言代码示例

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

// C 函数实现两个整数相加
int32_t add_numbers(int32_t a, int32_t b) {
    return a + b;
}

关于编译器兼容性

1. 数据类型：使用 iso_c_binding 模块中的 c_int 等类型，以确保 Fortran 和 C 语言之间的数据类型匹配。c_int 通常与 C 语言中的 int 相对应，并且在不同编译器下更具可移植性。
2. 绑定声明：使用 bind(c) 声明 Fortran 接口，这告诉 Fortran 编译器该函数遵循 C 语言的调用约定。name='add_numbers' 明确指定了 C 函数的名称，以避免在不同编译器下可能出现的名称修饰问题。
3. 编译链接：在编译时，确保使用支持 Fortran 和 C 混合编程的编译器。例如，GNU Fortran（gfortran）和 GCC 可以很好地配合使用。编译时，需要将 Fortran 源文件和 C 源文件一起编译链接，例如：

   gfortran -c call_c_function.f90
   gcc -c add_numbers.c
   gfortran call_c_function.o add_numbers.o -o call_c_function.exe
   

不同编译器在具体选项和细节上可能略有不同，但基本思路是相似的，通过明确数据类型、调用约定和名称匹配，来确保在不同编译器下的兼容性。