使用 F2PY

本页包含 f2py 命令的所有命令行选项的参考，以及 numpy.f2py 模块内部函数的参考。

将 f2py 用作命令行工具

当用作命令行工具时，f2py 有三种主要模式，通过使用 -c 和 -h 开关来区分。

1. 签名文件生成

要扫描 Fortran 源代码并生成签名文件，请使用

f2py -h <filename.pyf> <options> <fortran files>   \
  [[ only: <fortran functions>  : ]                \
    [ skip: <fortran functions>  : ]]...           \
  [<fortran files> ...]

注意

一个 Fortran 源文件可以包含许多例程，并且通常不需要允许所有例程都能从 Python 使用。在这种情况下，可以指定应封装哪些例程（在 only: .. : 部分中），或者指定 F2PY 应该忽略哪些例程（在 skip: .. : 部分中）。

F2PY 没有“按文件” skip 或 only 列表的概念，因此如果函数列在 only 中，则不会从任何其他文件中获取其他函数。

如果 <filename.pyf> 指定为 stdout，则签名将写入标准输出而不是文件。

在此模式下，除了其他选项（见下文）外，还可以使用以下选项

--overwrite-signature

覆盖现有签名文件。

2. 扩展模块构建

要构建扩展模块，请使用

f2py -m <modulename> <options> <fortran files>   \
  [[ only: <fortran functions>  : ]              \
    [ skip: <fortran functions>  : ]]...          \
  [<fortran files> ...]

构建的扩展模块将保存为 <modulename>module.c 到当前目录。

此处 <fortran files> 也可能包含签名文件。在此模式下，除了其他选项（见下文）外，还可以使用以下选项

--debug-capi

向扩展模块添加调试挂钩。使用此扩展模块时，有关包装器的各种诊断信息（例如变量值、执行步骤等）将写入标准输出。

-include'<includefile>'

向扩展模块源文件添加 CPP #include 语句。<includefile> 应以下列形式之一给出

"filename.ext"
<filename.ext>

include 语句插入在包装函数之前。此功能允许在 F2PY 生成的包装器中使用任意 C 函数（在 <includefile> 中定义）。

注意

此选项已弃用。请使用 usercode 语句直接在签名文件中指定 C 代码片段。

--[no-]wrap-functions

为 Fortran 函数创建 Fortran 子程序包装器。--wrap-functions 是默认选项，因为它确保了最大的可移植性和编译器独立性。

--[no-]freethreading-compatible

创建一个模块，声明它是否需要 GIL。默认是 --no-freethreading-compatible 以实现向后兼容。在传递 --freethreading-compatible 之前，请检查您正在封装的 Fortran 代码是否存在线程安全问题，因为 f2py 不会分析 Fortran 代码的线程安全问题。

--include-paths "<path1>:<path2>..."

从给定目录搜索包含文件。

注意

路径应由正确的操作系统分隔符 pathsep 分隔，即 Linux / MacOS 上的 : 和 Windows 上的 ;。在 CMake 中，这对应于使用 $<SEMICOLON>。

--help-link [<list of resources names>]

列出 numpy_distutils/system_info.py 找到的系统资源。例如，尝试 f2py --help-link lapack_opt。

3. 构建模块

要构建扩展模块，请使用

f2py -c <options> <fortran files>       \
  [[ only: <fortran functions>  : ]     \
    [ skip: <fortran functions>  : ]]... \
  [ <fortran/c source files> ] [ <.o, .a, .so files> ]

如果 <fortran files> 包含签名文件，则会构建扩展模块的源文件，编译所有 Fortran 和 C 源文件，最后将所有对象文件和库文件链接到扩展模块 <modulename>.so，并保存到当前目录。

如果 <fortran files> 不包含签名文件，则在构建扩展模块之前，会通过扫描所有 Fortran 源代码以获取例程签名来构建扩展模块。

警告

从 Python 3.12 开始，distutils 已被移除。请改用环境变量或原生文件与 meson 交互。有关更多信息，请参阅其 FAQ。

除了其他选项（见下文）和前面模式中描述的选项之外，还可以使用以下选项。

注意

版本 1.26.0 中的变化：现在可以使用两种独立的构建后端：distutils 和 meson。强烈建议用户切换到 meson，因为它是 Python 3.12 及更高版本中的默认选项。

常见构建标志

--backend <backend_type>

指定编译过程的构建后端。支持的后端是 meson 和 distutils。如果未指定，则默认为 distutils。在 Python 3.12 或更高版本上，默认是 meson。

--f77flags=<string>

指定 F77 编译器标志

--f90flags=<string>

指定 F90 编译器标志

--debug

使用调试信息编译

-l<libname>

链接时使用库 <libname>。

-D<macro>[=<defn=1>]

将宏 <macro> 定义为 <defn>。

-U<macro>

定义宏 <macro>

-I<dir>

将目录 <dir> 添加到搜索包含文件的目录列表中。

-L<dir>

将目录 <dir> 添加到搜索 -l 的目录列表中。

与 meson 特定的标志是

--dep <dependency> 仅限 meson

为模块指定 meson 依赖项。可以多次传递此参数以指定多个依赖项。依赖项存储在列表中以供进一步处理。示例：--dep lapack --dep scalapack 这将把 “lapack” 和 “scalapack” 识别为依赖项，并从 argv 中移除它们，留下一个包含 [“lapack”, “scalapack”] 的依赖项列表。

较旧的 distutils 标志是

--help-fcompiler 不使用 meson

列出可用的 Fortran 编译器。

--fcompiler=<Vendor> 不使用 meson

按供应商指定 Fortran 编译器类型。

--f77exec=<path> 不使用 meson

指定 F77 编译器的路径

--f90exec=<path> 不使用 meson

指定 F90 编译器的路径

--opt=<string> 不使用 meson

指定优化标志

--arch=<string> 不使用 meson

指定架构特定的优化标志

--noopt 不使用 meson

编译时禁用优化标志

--noarch 不使用 meson

编译时禁用依赖于架构的优化标志

link-<resource> 不使用 meson

将扩展模块与 numpy_distutils/system_info.py 定义的 <resource> 链接。例如，要与优化过的 LAPACK 库（MacOSX 上的 vecLib，其他地方的 ATLAS）链接，请使用 --link-lapack_opt。另请参见 --help-link 开关。

注意

f2py -c 选项必须应用于现有 .pyf 文件（加上源/对象/库文件），或者必须指定 -m <modulename> 选项（加上源/对象/库文件）。使用以下选项之一

f2py -c -m fib1 fib1.f

或

f2py -m fib1 fib1.f -h fib1.pyf
f2py -c fib1.pyf fib1.f

有关更多信息，请参阅 Python 文档 构建 C 和 C++ 扩展 以了解详细信息。

构建扩展模块时，对于非 gcc Fortran 编译器，可能需要以下宏的组合

-DPREPEND_FORTRAN
-DNO_APPEND_FORTRAN
-DUPPERCASE_FORTRAN

要测试 F2PY 生成接口的性能，请使用 -DF2PY_REPORT_ATEXIT。然后，在 Python 退出时会打印出各种计时报告。此功能可能并非在所有平台上都有效，目前仅支持 Linux。

要查看 F2PY 生成的接口是否对数组参数执行了复制，请使用 -DF2PY_REPORT_ON_ARRAY_COPY=<int>。当数组参数的大小大于 <int> 时，会向 stderr 发送一条关于复制的消息。

其他选项

-m <modulename>

扩展模块的名称。默认是 untitled。

警告

如果使用了签名文件 (*.pyf)，请勿使用此选项。

版本 1.26.3 中的变化：如果提供了 pyf 文件，将忽略 -m。

--[no-]lower

[不] 降低 <fortran files> 中的大小写。默认情况下，使用 -h 开关时假定为 --lower，不使用 -h 开关时假定为 --no-lower。

-include<header>

在 C 包装器中写入额外的头文件，可以多次传递，每次生成 #include <header>。请注意，这应该用单引号传递且不带空格，例如 '-include<stdbool.h>'

--build-dir <dirname>

所有 F2PY 生成的文件都创建在 <dirname> 中。默认是 tempfile.mkdtemp()。

--f2cmap <filename>

从给定文件加载 Fortran 到 C 的 KIND 规范。

--quiet

静默运行。

--verbose

以额外详细模式运行。

--skip-empty-wrappers

除非输入要求，否则不生成包装器文件。这是一个向后兼容标志，用于恢复 1.22.4 版本之前的行为。

-v

打印 F2PY 版本并退出。

执行不带任何选项的 f2py 以获取可用选项的最新列表。

Python 模块 numpy.f2py

警告

版本 2.0.0 中的变化：以前有一个 f2py.compile 函数，该函数已被移除，用户可以通过 subprocess.run 手动封装 python -m numpy.f2py，并根据需要设置环境变量以与 meson 交互。

当将 numpy.f2py 用作模块时，可以调用以下函数。

Fortran 到 Python 接口生成器。

版权所有 1999 – 2011 Pearu Peterson。版权所有 2011 – 至今 NumPy 开发者。根据 NumPy 许可证的条款，允许使用、修改和分发本软件。

不提供明示或暗示的保证。使用风险自负。

numpy.f2py.get_include()

返回包含 fortranobject.c 和 .h 文件的目录。

注意

当直接从 .f 和/或 .pyf 文件一次性使用 numpy.distutils 构建扩展时，不需要此函数。

使用 f2py 生成的代码构建的 Python 扩展模块需要使用 fortranobject.c 作为源文件，并包含 fortranobject.h 头文件。此函数可用于获取包含这两个文件的目录。

返回:

include_pathstr

包含 fortranobject.c 和 fortranobject.h 的目录的绝对路径。

另请参见

numpy.get_include

返回 numpy 包含目录的函数

备注

版本 1.21.1 中的新增功能。

除非您使用的构建系统对 f2py 有特定支持，否则使用 .pyf 签名文件构建 Python 扩展是一个两步过程。对于模块 mymod

• 步骤 1：运行 python -m numpy.f2py mymod.pyf --quiet。这将在 mymod.pyf 旁边生成 mymodmodule.c 和（如果需要）mymod-f2pywrappers.f 文件。

• 步骤 2：构建您的 Python 扩展模块。这需要以下源文件

  • mymodmodule.c

  • mymod-f2pywrappers.f（如果它是在步骤 1 中生成的）

  • fortranobject.c

numpy.f2py.run_main(comline_list)

等同于运行

f2py <args>

其中 <args>=string.join(<list>,' ')，但在 Python 中。除非使用 -h，否则此函数返回一个字典，其中包含有关生成的模块及其对源文件的依赖关系的信息。

您不能使用此函数构建扩展模块，也就是说，不允许使用 -c。请改用 compile 命令。

示例

在您的浏览器中尝试！

命令 f2py -m scalar scalar.f 可以从 Python 执行，如下所示。

>>> import numpy.f2py
>>> r = numpy.f2py.run_main(['-m','scalar','doc/source/f2py/scalar.f'])
Reading fortran codes...
        Reading file 'doc/source/f2py/scalar.f' (format:fix,strict)
Post-processing...
        Block: scalar
                        Block: FOO
Building modules...
        Building module "scalar"...
        Wrote C/API module "scalar" to file "./scalarmodule.c"
>>> print(r)
{'scalar': {'h': ['/home/users/pearu/src_cvs/f2py/src/fortranobject.h'],
	 'csrc': ['./scalarmodule.c', 
                  '/home/users/pearu/src_cvs/f2py/src/fortranobject.c']}}

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自动扩展模块生成

如果您想分发您的 f2py 扩展模块，那么您只需要包含 .pyf 文件和 Fortran 代码。NumPy 中的 distutils 扩展允许您完全根据此接口文件定义扩展模块。一个有效的 setup.py 文件（允许分发 add.f 模块，作为包 f2py_examples 的一部分，以便它可以作为 f2py_examples.add 加载）是

def configuration(parent_package='', top_path=None)
    from numpy.distutils.misc_util import Configuration
    config = Configuration('f2py_examples',parent_package, top_path)
    config.add_extension('add', sources=['add.pyf','add.f'])
    return config

if __name__ == '__main__':
    from numpy.distutils.core import setup
    setup(**configuration(top_path='').todict())

使用以下命令可以轻松安装新包

pip install .

假设您拥有向您正在使用的 Python 版本的主 site-packages 目录写入的适当权限。为了使生成的包正常工作，您需要创建一个名为 __init__.py 的文件（与 add.pyf 在同一目录中）。请注意，扩展模块完全是根据 add.pyf 和 add.f 文件定义的。.pyf 文件到 .c 文件的转换由 numpy.distutils 处理。