如何通过f2py实现Python与Fortran子程序的变量更新与传递

问题核心在于Python原生int是不可变对象：当你把Python的int类型变量b传递给Fortran子程序时，f2py仅能传递它的值副本，无法修改原变量本身；而NumPy数组是可变容器，内存布局与Fortran兼容，因此数组a的修改能同步到Python中。

下面是两种可行的解决方法：

方法一：用NumPy标量数组传递整数 #

将Python中的b替换为NumPy的0维数组（标量数组），让f2py可以直接修改其内存中的值：

修改后的Python脚本r.py：

import fortran_script
import numpy as np

a = np.array([10, 20, 30], np.float32)
# 用numpy的int32类型标量数组替代原生int
b = np.array(10, dtype=np.int32)
fortran_script.fmodule.r(a, b)
print(f"a = {a}")
# 用item()取出数组中的标量值
print(f"b = {b.item()}")

重新编译运行后，Python就能输出正确的b = 20。

方法二：将Fortran子程序改为函数（可选） #

如果不想修改Python代码，可以把Fortran子程序改成函数，让更新后的b作为返回值：

修改后的Fortran脚本r.f90：

module fmodule
      implicit none
contains
      function r(a, b) result(new_b)
      real, intent(inout):: a(:)
      integer, intent(in) :: b
      integer :: new_b
      a(1:3)=a(3:1:-1)
      new_b = b + 10
      write(*,*) 'a = ', a
      write(*,*) 'b = ', new_b
      end function r
end module fmodule

对应的Python脚本：

import fortran_script
import numpy as np

a = np.array([10, 20, 30], np.float32)
b = 10
# 接收函数返回的新b值
b = fortran_script.fmodule.r(a, b)
print(f"a = {a}")
print(f"b = {b}")

关键原理总结 #

• NumPy数组是可变容器，其内存布局与Fortran兼容，f2py可以直接修改数组内存中的数据，因此a的修改能同步到Python。
• Python原生数值类型（int、float）是不可变对象，传递给f2py时只会传递值的副本，Fortran修改的是副本而非原变量，所以原变量值不会改变。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tanus Szabo