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我正在学习 Fortran 2003。作为一项培训任务，我正在尝试从 Fortran 2003 调用使用不透明指针的 C 库：

struct foobar_s;
typedef struct foobar_s *foobar;
foobar foo_create(enum foo, unsigned int);
void foo_destroy(foobar);

我在互联网上找到的大多数建议都告诉我将foobar类型描述为type(c_ptr)，所以以下应该可以工作：

!foobar foo_create(enum foo, unsigned int);
function foo_create(mode,n) bind(c) ret(foo)
 type(c_ptr) :: foo
 integer(kind(ENUM_FOO_CONSTANT)), value :: mode
 integer(kind=c_int), value :: n
end function

这声明foo_create为返回 avoid*而不是foobar= struct foobar_s *，但无论如何它都适用于现代架构。

我一直在尝试创建一个独特的 Fortran 类型，更接近不透明 C 指针的意图。唯一对我有用的是：

type, bind(c) :: foobar
  private
  type(c_ptr) :: ptr
end type

对应于：

typedef struct {
    void * ptr;
} foobar;

在 C 侧。现在，C 标准的 §6.7.2.1 保证 a 开头的struct地址是第一个元素的地址（对吗？）但它的末尾可能有一些填充（但在我使用的架构上没有，因为指针是自对齐的），所以这整个装置在我的机器上工作：

!foobar foo_create(enum foo, unsigned int);
function foo_create(mode,n) bind(c) ret(foo)
 type(foobar) :: foo
 integer(kind(ENUM_FOO_CONSTANT)), value :: mode
 integer(kind=c_int), value :: n
end function

!void foo_destroy(foobar);
 sobroutine foo_destroy(foo) bind(c)
 type(foobar), value :: foo
end subroutine

我已经验证 Valgrind 对于调用 C 函数的程序foo_create()和foo_destroy()使用这种类型定义的 Fortran 程序没有显示错误。尽管如此，它仍然不能作为一个确定的证据。

struct { void * ptr }具有相同大小和位模式的假设是否struct foobar_s *会中断？这是在 Fortran 2003 中包装不透明 C 指针（并创建不同类型）的最佳方法吗？

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C 语言要求所有引用相同对象或函数的声明具有兼容的类型。鉴于 Fortran 代码的有效 C 声明，您的方法打破了该要求。该要求的一个实际结果是编译器可以使用不同的方法来返回声明的东西struct { void * ptr }，而不是声明的东西struct foobar_s *（例如，聚合可能在由传递给函数的隐藏参数指定的区域中返回，指针结果可能在登记）。这种实现上的差异对您的代码来说将是灾难性的。

Fortran 中的 TYPE(C_PTR) 可用于void *和struct foobar_s*，对于 Fortran 处理器的配套 C 编译器有一个隐含要求，即所有 C 对象指针类型都使用相同的表示方法（参见 f2003 注释 15.9）。

一种典型的方法是围绕 C 函数编写小的 Fortran 包装程序，该程序适当地设置和引用私有 C_PTR 组件。带有 C_PTR 组件的 Fortran 类型不需要是可互操作的。如果 Fortran 类型不可互操作，您可以使用现代 Fortran 功能，如类型扩展和终结器 - foo_destroy 看起来对从终结器调用很有用。

MODULE Fortran_Wrapper
  USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: xxxxx
  ...
  ! Enum definition in here somewhere.
  ...
  PUBLIC :: foobar
  PUBLIC :: Create

  ! Wrapper for a pointer to foobar_s.
  TYPE :: foobar
    PRIVATE
    TYPE(C_PTR) :: ptr = C_NULL_PTR
  CONTAINS
    FINAL :: final
  END TYPE foobar
  ...
CONTAINS
  ! Wrapper around foo_create, exposed to Fortran client code.
  FUNCTION Create(mode, n) RESULT(obj)
    INTEGER(KIND(ENUM_FOO_CONSTANT)), INTENT(IN) :: mode
    ! Perhaps the next argument is taken as default integer, and 
    ! you do kind conversion inside this wrapper.
    INTEGER(C_INT), INTENT(IN) :: n
    TYPE(foobar) :: obj

    INTERFACE
      FUNCTION foo_create(mode, n) BIND(C, NAME='foo_create')
        USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_INT, C_PTR
        IMPORT :: ENUM_FOO_CONSTANT
        IMPLICIT NONE
        INTEGER(KIND(ENUM_FOO_CONSTANT)), VALUE :: mode
        INTEGER(KIND=C_INT), VALUE :: n
        TYPE(C_PTR) :: foo_create
      END FUNCTION foo_create
    END INTERFACE

    obj%ptr = foo_create(mode, n)
  END FUNCTION Create

  ! Use a finalizer to do automatic cleanup off the C structures.
  ! (Impure elemental is F2008.)
  IMPURE ELEMENTAL SUBROUTINE final(obj)
    TYPE(foobar), INTENT(INOUT) :: obj
    INTERFACE
      SUBROUTINE foo_destroy(obj) BIND(C, NAME='foo_destroy')
        USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING, ONLY: C_PTR
        IMPLICIT NONE
        TYPE(C_PTR), VALUE :: obj
      END SUBROUTINE foo_destroy
    END INTERFACE

    IF (C_ASSOCIATED(obj%ptr)) CALL foo_destroy(obj%ptr)
  END SUBROUTINE final 
END MODULE Fortran_Wrapper

（请注意，问题中的 Fortran 接口主体缺少两个虚拟参数定义上的 VALUE 属性，否则对应的 C 原型为foobar foo_create(enum foo*, unsigned int*)。）

于 2018-09-30T11:04:43.700 回答