Python调用Fortran子程序添加argtypes后触发TypeError错误求助

问题场景 #

使用Python的ctypes调用Fortran编译生成的动态链接库，子程序接收1个字符输入参数和3个整型输出参数。未声明argtypes时程序能正常运行，但添加字符参数（含长度）和argtypes声明后触发TypeError。

原Python代码 #

import ctypes as ct
import sys  # 原代码遗漏该导入，需补充
lib = ct.CDLL('FTN_lib.dll')
fs = getattr(lib,'PY_OBJFUN_MOD_mp_GETSIZE')
fs.restype = None
# 错误的argtypes声明
fs.argtypes = [ct.c_char_p,ct.c_int,ct.c_int,ct.c_int,ct.c_int]
x = b'x ' + sys.argv[1].encode('UTF-8') + b' debug=900'
n = ct.c_int(0)
nl = ct.c_int(0)
nnl = ct.c_int(0)
fs(x, len(x), ct.byref(n), ct.byref(nl), ct.byref(nnl))

错误信息 #

fs(x, len(x), ct.byref(n), ct.byref(nl), ct.byref(nnl))

ctypes.ArgumentError: argument 3: <class 'TypeError'>: wrong type

Fortran子程序头 #

subroutine getsize(file,n,nl,nnl)
    implicit none
    character(*), intent(in ) :: file
    integer     , intent(out) :: n   
    integer     , intent(out) :: nl  
    integer     , intent(out) :: nnl 

错误原因 #

1. 输出参数类型不匹配：Fortran中intent(out)的整型参数，在C兼容的调用接口中需要传递指针（用于修改调用者的变量）。原argtypes中声明的是ct.c_int（值类型），但实际传递的是ct.byref(n)（指针类型），类型不匹配导致报错。
2. 字符参数的处理是正确的：Fortran的character(*)会自动在编译时添加长度参数作为第二个输入参数，对应代码中的len(x)。

修复后的代码 #

将argtypes中对应输出参数的类型改为ct.POINTER(ct.c_int)，匹配ct.byref()传递的指针类型：

import ctypes as ct
import sys
lib = ct.CDLL('FTN_lib.dll')
fs = getattr(lib,'PY_OBJFUN_MOD_mp_GETSIZE')
fs.restype = None
# 修正argtypes，输出参数声明为指针类型
fs.argtypes = [ct.c_char_p, ct.c_int, ct.POINTER(ct.c_int), ct.POINTER(ct.c_int), ct.POINTER(ct.c_int)]
x = b'x ' + sys.argv[1].encode('UTF-8') + b' debug=900'
n = ct.c_int(0)
nl = ct.c_int(0)
nnl = ct.c_int(0)
fs(x, len(x), ct.byref(n), ct.byref(nl), ct.byref(nnl))
# 调用后可直接读取value属性获取输出结果
print(f"n: {n.value}, nl: {nl.value}, nnl: {nnl.value}")

验证说明 #

• 修正argtypes后，参数类型与实际传递的指针完全匹配，不会再触发类型错误。
• Fortran编译为动态库时，若使用模块子程序，编译器会自动生成类似PY_OBJFUN_MOD_mp_GETSIZE的别名，无需额外修改绑定规则。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Adrian