C_与Fortran混合编程及其在气象软件中的应用.pdf

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1、中图分类号:311文献标识码:文章编号:1009-2552(2010)11-0028-03#与 混合编程及其在气象软件中的应用张金喜,顾韵华(南京信息工程大学计算机软件学院,南京 210044)摘要:语言由于其强大的计算功能被广泛地应用于科学计算领域。通过#和 混合编程技术的应用,可充分发挥#在图形界面开发和 在高性能计算上各自的优势,有效利用已有程序资源,提高开发效率。讨论了基于动态链接库技术实现#与 混合编程的关键问题。以某人工增雨效果评估应用系统项目应用为例,阐述了#与 的混合编程实现。关键词:混合编程;动态链接库;接口;气象软件#-,-(,210044,):.#-.-#.,-#.:-;

2、0 引言 语言是一种适合数值计算的语言,具有强大的科学计算能力。在多年的科学研究中,气象行业已经积累了大量的成熟的气象数值处理运算程序函数包。但这些程序函数包的运行结果多为 界面,不美观而且展示不方便。要有效利用现有的程序资源开发更为强大的应用程序,可以充分利用混合编程技术。#语言开发快速高效,程序开发周期短,产品界面丰富美观。因此通过#与 -混合编程可以充分发挥两种语言各自的优势,提高产品的开发效率。混合编程是指在一个系统中利用多种语言进行编程,多种语言间相互调用,各自完成相应的功能,共同服务于整个系统。目前 ,等语言与 -之间的相互调用已经进行了大量的研究,但#和 之间的相互调用的研究尚不

3、多。本文基于动态链接库技术解决了#与 语言混合编程中的关键问题,并给出了#与 混合编程在某人工增雨效果评估应用系统项目中应用的具体实现。1#与 混合编程1.1#与 混合编程方法#与 混合编程的方法主要有以下 3种 1。(1)部件方式:将共享代码封装在 -部件之中。部件有两种,一种是编译收稿日期:2010-05-17基金项目:国家发改委“青海省三江源自然保护区人工增雨工程”项目(2009-01)作者简介:张金喜(1983-),男,硕士研究生,主要从事计算机网络与信息安全研究。28生成动态链接库 文件,另一种是生成 文件,这两种部件都可以将代码和资源文件作为公共接口供其他程序调用。(2)混合编程的

4、几种语言可以相互链接,最终生成一个 程序。(3)其他应用进程间通讯的方式:如可用对象连接与嵌入技术 (-),等 函数实现以及共享内存等技术来实现。其中方法(1)中的基于动态链接库 的形式进行混合编程很好地实现了代码的封装性、可复用性、可维护性以及可移植性,具有较高的执行效率。本文将采用该方法进行混合编程,使用#完成软件的可视化界面与总体设计,核心的计算功能和中间结果的保存则仍由 所生成的 来完成。1.2 基于 的混合编程技术由于#和 语言在标识符约定、调用约定、参数传递和返回、数组和字符串类型等方面存在差异,在设计和调用的时候必须遵循一定的规则 2。协调二者在以上几个方面的使用是实现#和 语言

5、混合编程的关键。1.2.1标识符约定#语言的标识符区分大小写,则不存在大小写问题。缺省方式下标识符在目标文件中将转换成大写,#中需用一个纯大写的名称来调用 中的接口函数。当在 中指定使用 或 属性时,编译后将所有函数名称转换为小写的函数名称 3。使用 的 属性即可以实现大小写混合的模式,它指出了 声明的子程序或函数的别名,编译成 后供其他程序调用时可以直接使用别名就可以正确调用。如:!:其中 :表示输出的函数名为 ,而如果没有使用 属性的话编译后的函数名则使用 默认的调用约定,函数名字母全部大写即“”。1.2.2调用约定调用约定可以决定函数参数传送时入栈、出栈顺序,是由调用者还是被调用者负责参

6、数的出栈。要使混合编译获得成功,必须全面一致地协调两者所使用的调用约定。#使用的调用约定默认为 ,语言可以使用默认的调用约定、-和 。在#与 语言混合编程时,函数调用可以采用 与 调用约定之间的任意一种,但是必须统一 4。可将两种语言的调用约定都设成“”模式,也可都设成“”模式。在 中使用“!”命令用来指定调用约定是“”还是“”。如:!:同时也需要在#的 的 -属性中指定调用约定的方式。(.,-=.)1.2.3 参数传递和返回#的参数传递方式默认为值传递,而 默认的是引用传递,因此在进行混合编程时需要统一两种语言的接口函数的每个参数的传递方式。使用 编写函数时,可通过 和 -来指定参数的返回类

7、型,这样可以约定每一个参数的具体的传递方式,在定义了 和 属性后,调用约定(默认、-)对参数的传递方式的限定将不起作用。1.2.4 数组类型 语言中的数组采用按列的存储方式,而在#语言中的数组采用的是和/+相同的存储方式即按行存储。同时在 中数组的下标从 1开始,而在#中数组的下标从 0开始。由于在#和 中数组的存储方式不一样,所以将多维数组作为参数传递时,需要将行和列的存储位置对调。同时,数组作为参数传递,实际上传递的是数组的首地址,所以需要用 限定为传址调用并将数组第一个元素传递出去 5。1.2.5 字符和字符串类型#中的字符串每个字符占 2个字节,而在 -中每个字符占用 1个字节。所以当

8、使用#和 进行混合编程直接传递字符或字符串类型的数据时就会传递乱码的现象。同时#和 中字符串的表示方式不一样。在#中,字符串以 0 表示字符串的结束。在 里字符串没有结束符,编译器会在字符串后面加上字符串的长度。由于#和 中的字符串的表示方式不一样,所以需要统一两种语言的表示方式即可正确传递。如果没有约定使用 方式,则需要在#中将字符串的长度和字符串一块作为参数传递给 -中的接口函数 6。292 混合编程的应用本节通过对某人工增雨效果评估应用系统的开发,阐述#调用 程序的实现过程。该系统由 5大子系统组成,子系统又包含了若干个模型,如:,等。目前国内外对这些模型研究的较多,大部分模型都有 计算

9、程序包可用。本文系统将这些模型用 6.6生成 供#调用,生成计算结果。系统开发框架如图 1所示。图 1人工增雨评估系统开发框架2.1 使用 生成 若要正确的生成 文件,需要对原有 程序进行必要的改造,包括 函数,其他接口函数以及编译环境的设置。对于主函数需要复制原有 功能库中 函数代码进 6.6环境中,将 主程序改成 或 的形式,其他接口函数根据需要也做相应的更改。需使用 选项来说明某个函数是要导出给外部应用程序使用的 7。如函数 需要导出的话,则定义如下:()!:由于 不支持在中文目录下编译代码,所以要确保整个代码的所在目录名种是否含有中文。同时如果 工程代码中含有 代码,需要安装 环境,可

10、以避免编译时出错。若在以前的工程文件中存在一些输入输出函数,如:,等,这些函数在 工程环境中无法使用,所以需要注释或者重新设计代码。编译成功后,在 目录下会生成两个主要的文件.和.文件。2.2 发布 和#的链接分为显示链接和隐式链接,隐式链接时需要从生成的 文件中读取输出表,所以此时需要提供.和.两个文件。如果采用显示链接,通过使用 和 -等 函数就可以正确访问 文件,此时只需.一个库文件即可 8。同时使用 6.6生成的 文件需要引入动态链接库文件 .,所以发布时还需提供同版本 的动态库 .。2.3使用#调用 将使用 语言生成的 文件和 文件连同 .文件放到#代码的 目录下。由于 生成的 文件

11、在.框架的公共语言运行库之外运行,属于非托管代码,而在.框架中已经提供了相应的类和方法来管理托管代码和非托管代码之间的相互调用,所以需要在程序的开始添加此命名空间 .-。在程序中需要进行函数原型声明,如下:(,=.)();设置好函数返回类型,函数名称和参数传递类型等信息就可以在#调用,代码如下:=();调用时 和#程序之间相互传递参数信息,调用结束生成中间文件和 模型计算结果。计算结果可以在#中进行图形和表格显示,对中间文件进行空间分析并进行插值等进一步计算在地图上输出显示,模型计算结果在#程序中显示如图 2所示。图 2 模型结果展示(下转第 33页)30网络的兼容性较差。(3)2 模式。2

12、协议不仅支持已注册 地址,也支持私有 地址以及 ,2.5等多协议传输。2 将 分组进行隧道封装并在不同的传输媒体上传输。这种技术允许不同的网络场所共享如调制解调器、访问服务器、路由器等基础设施。从而将用户直接拨号访问服务器与 会话的逻辑终点的物理位置分隔。这使得异地访问和存取数据变得极为方便和安全。2 定义了一种将 分组封装传输的协议。它能逻辑地延伸 链接,将 链接的物理终点和逻辑终点相分离,从而使用户的远程访问能利用 成熟的鉴别、授权和审计等功能,但 2 的安全性较差。(4)是一种基于 (多协议标记交换)技术的 ,是在网络路由和交换设备上采用 技术,简化了核心路由器的路由选择方式;将传统路由

13、技术与标记交换结合实现的 ,可用来构造安全、可靠的网络连接,具有提供无连接服务、建立在第三层上、可扩展性强、之间的数据不会干扰、易构建、灵活的地址空间等特点,使得它以独特的优势赢得了越来越多的企业的青睐。能够利用公用骨干网络的广泛而强大的传输能力,降低企业内部网络的建设成本,极大地提高用户网络运营和管理的灵活性,同时能够满足用户对信息传输安全性、实时性、高带宽、方便性的需要。这几种方式从安全性、方便性、部署便捷性以及成本等方面考虑各有优缺点,不过现在的 硬件基本上都支持这几种模式,企业可以根据自身的实际情况加以部署。实现 与网络的整合。网络时代的 系统将充分利用 技术及信息集成技术,将供应链管

14、理、客户关系管理、企业办公自动化等功能全面集成优化以支持产品协同商务等企业经营管理模式。4 结束语我国企业 绩效的总体实施水平偏低,通过对 绩效评价体系的研究和分析,有助于企业了解实施的问题所在,找准改善 绩效的途径。通过网络,可以把 绩效评价系统和现有管理系统相结合,实时掌握 实施过程和结果,做出及时调整,充分利用和发挥 系统的先进理念,为企业管理和发展服务。参 考 文 献:1 陈小林.系统的演进、导入策略及其绩效评估 .中国会计电算化,2002.2 罗鸿,王忠民.原理、设计、实施 .2版.北京:电子工业出版社,2008.3 陈升,李传昭,张旭梅.中国企业 实施绩效决定因素的实证研究 .中国

15、科技论坛,2005(1).4 王达.虚拟专用网()精解 .北京:清华大学出版社,2005.5 魏华.技术在图书馆远程访问中的应用 .现代情报,2006(1):41.责任编辑:张禹(上接第 30页)3 结束语本文讨论了#与 语言混合编程技术在气象行业软件的开发过程中的开发原理和步骤,结合某人工增雨效果评估应用系统给出了具体实现。开发成果表明了该人工增雨效果评估应用系统界面美观、性能稳定、运算速度快。#与 语言混合编程技术大大缩短开发周期,节省大量人力和财力资源,因此这是一种将数值计算与可视化设计结合的良好方案,在其他行业和领域同样有着较好的应用价值。参 考 文 献:1 梁科山,张云洲.+与 混合

16、编程技术实现 .现代计算机,2000(1).2 ,-/.:/./240/16 12.,2000-10-02.3 /.:/./%0%0%0/7 83 831 3 76 811948.2009.04.17.4 彭国伦.95程序设计.北京:中国电力出版社,2002.5 常斌,李宁,黑新宏.工程计算软件开发中 混合编程的关键问题分析 .计算机应用,2003.6 亓雪冬,仝兆岐,何潮观.环境中 与 混合编程方法研究 .计算机工程与设计,2008,28(9).7 林国勇,董询.在.平台下#和 的混合语言编程 .计算机系统应用,2003,09.8 周振红,徐进军,毕苏萍.应用程序开发.河北:黄河水利出版社,2006.责任编辑:肖滨33