Numpy 2.3.2下f2py链接多文件Fortran77代码失败求助

问题背景 #

原Fortran77代码「NSCool」通过f2py编译为Python包，在Python3.7下运行正常，适配Python3.12后升级至Numpy 2.3.2出现编译/导入失败问题。运行环境为MacOS Ventura 13.7.6，已通过Macports安装gfortran14、Python3.12及相关依赖。

以下针对三种编译方式分别给出问题分析与修复方案：

版本A：直接链接所有依赖目标文件 #

问题分析

导入时报错symbol not found in flat namespace '_accretion_rate'，且nm命令无法在最终.so文件中找到该符号，核心原因是f2py命令中文件顺序错误：链接器按顺序处理符号，主程序文件NSCool_2.f需放在依赖目标文件之后，否则无法正确解析依赖库中的符号。

修复方案

修改Makefile中NSCool_Py_A的规则，将依赖目标文件$(DEPENDS)移至主程序文件前：

NSCool_Py_A: NSCool_2.f $(DEPENDS)
    $(F2PY) -c -m NSCool_Py_A $(DEPENDS) NSCool_2.f \
    --f77exec=$(COMPILER) \
    --f77flags="$(OPTIONS)" \
    --include-paths=$(CODE_DIR)
    @echo "This is NSCool_Py_A"

编译完成后，执行nm -gU NSCool_Py_A.cpython-312-darwin.so | grep _accretion_rate，若能看到该符号则说明修复成功，即可正常导入测试。

版本B：链接静态库 #

问题分析

导入时报错dynamic module does not define module export function (PyInit_NSCool_Py_B)，但nm能找到该符号，原因包括：

1. --f77flags中库名写错（应为-lNSCool_lib_stat而非-lNSCool_lib）
2. 静态库符号未被强制加载，导致部分符号丢失

修复方案

修正库名并添加强制加载静态库符号的参数：

NSCool_Py_B: NSCool_2.f NSCool_lib_stat
    $(F2PY) -c -m NSCool_Py_B NSCool_2.f \
    --include-paths=$(CODE_DIR) \
    --f77exec=$(COMPILER) \
    --f77flags="$(OPTIONS) -L$(COMPILER_LIB) -lgfortran -L$(CODE_DIR) -lNSCool_lib_stat" \
    --link-flags="-bundle -undefined dynamic_lookup -Wl,-force_load,$(CODE_DIR)/libNSCool_lib_stat.a"
    @echo "This is NSCool_Py_B"

版本C：链接动态库 #

问题分析

导入时报错符号_accretion_rate在动态库中存在但无法找到，原因是错误使用了仅适用于静态库的-force_load参数，干扰了动态库的符号解析逻辑。

修复方案

移除-force_load参数，保留正确的rpath设置：

NSCool_Py_C: NSCool_2.f NSCool_lib_dyn
    $(F2PY) -c -m NSCool_Py_C NSCool_2.f \
    --f77exec=$(COMPILER) \
    --include-paths=$(CODE_DIR) \
    -L$(CODE_DIR) -lNSCool_lib_dyn \
    --link-options="-bundle -undefined dynamic_lookup -Wl,-rpath,@loader_path"
    @echo "This is NSCool_Py_C"

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dany Page