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摘 要 ：针对VC++具有面向对象特征和开发图形界面方面的强大功能以及FORTRAN语言在数值计算方面的优势,采用VC++和FORTRAN两种语言混合编程实现了聚变堆包层磁流体数值模拟系统的研发和设计,取得了较好的效果.

关 键 词 ：FORTRAN；VC++；混合编程；动态链接库,数值模拟

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)11-2509-03

Application of Mixed-language Programming in MHD Numerical Simulation

XIE Bao-ling, CHEN Xia

(Army Officer College, Hefei 230031, China)

Abstract: This paper focused on the advantage of VC++’s object-oriented characteristics and powerful functions in the respect of developing graphical interfaces. Then bined the merit of Fortran Language’s good numerical calculation. The mixed programming is applied to develop the system of MHD Numerical calculations in fusion reactor blanket.

Key words: FORTRAN, VC++, mixed programming, Dynamic Link Library(DLL), numerical simulation

众所周知,Visual Fortran强于数值计算,其语法检查严格,运行稳定性好,在多维数组的处理方面Fortran语言比较直观和易于理解.尤其是针对复数进行计算,则Fortran语言更是具有无可比拟的优势.它是所有语言中唯一将复数定义为标准数据类型的语言.但是但其界面开发能力差,目前还没有一家厂商推出具有RAD(Rapid Application Development)特性的编译集成开发环境.因此,当用Fortran语言很好的实现了大型的科学计算后,难以将这种计算转变为结果显示方便、数据输入简易的WIND0WS可视化应用系统.而这一点,采用VC++很容易实现良好的图形界面和系统管理能力,同操作系统有很好的亲和性.

为此,该文研发了基于Fortran与VC++语言混合编程来开发具有友好用户界面与高计算效率的专用磁流体数值模拟系统.

1.VC++与FORTRAN混合编程中关键技术的实现方法

1.1 VC++与FORTRAN混合语言调用约定

在VC++模块中,可以通过定义或在函数原型中使用“_stdcall”关 键 词 来指定STFCALL的调用约定.如本系统中的调用Fortran中函数是通过在“DynGuiView.h”的头文件末尾添加以下代码来声明其调用约定：

extem”C”

{

void_stdcall MHDFLOW(char*FileName,int FileLen)；

}

其中,

MHDFLOW(char*FileName,int FileLen)；

为被调用的FORTRAN程序的入口函数.

通过上述声明后,C++程序才能识别Fortran语言编写的代码,从而可以在VC++系统中调用Fortran模块,实现其混合编程.

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1.2 VC++与FORTRAN混合语言编程命名约定

在缺省的情况下,VC++语言对大小写敏感,而Fortran语言对大小写不敏感.我们可以通过以下四种方法来解决此差异：（1）用Fortran中的ATTRIBUTES中ALIAS选项；（2）由Fortran的缺省命名把所有的名称自动覆盖为大写；（3）保留混合大小写名称；（4）由Fortran语言的STDCALL和VC++命名约定把名称自动约定为小写.

如果调用了使用Fortran缺省情况下不能重新编译的Fortran代码.在C中,要完成调用必须使用全部为大写的名称,而仅在VC++代码中使用_stdcall约定是不够的,因为_stdcall和STDCALL始终保持大小写状态.Fortran缺省情况下产生的是全部为大写的名称,VC++代码必须与之匹配.

1.3 VC++与FORTRAN混合语言编程中的参数传递

在VC++中,除了数组是通过对其首地址的引用传递外,所有的参数都是通过值来传递.和Fortran不同,VC++没有影响被传递的各个参数调用约定的指令.为了通过引用传递非数组的VC++数据,必须给它传递一个指针.如下例子所示为VC++调用系统中Fortran子例程.

Fortran子例程：

SUBROUTINE TESTMHD(VALPARM,REFPARM)

ITEGER VALPARM ！DEC$ ATTRIBUTES VALUE::VALPARM

INTEGER REFPARM ！DEC$ ATTRIBUTES REFERENCE::REFPARM

END

VC++的调用代码：

extern void_stdcall TESTMHD(int ValParm,int *RefParm),

1.4 VC++与FORTRAN接口技术的实现

本系统采用基于动态链接库DLL的混和编程技术；在DLL的链接方式上采用显式链接；在调用约定方面VC++和Fortran都采用STDCALL约定；在参数传递方式上,对Fortran语言模块的单个变量采用VALUE属性使其与VC++程序实现值传递,对Fortran语言模块的数组变量采用REFERENCE属性,使其与VC++程序实现地址传递.在数据类型方面,其数据类型转换的具体格式如表1所示.这样,就能解决VC++和Fortran的接口问题.

表1 VC++和Fortran中变量类型的对应关系