Verwendung von Unterprogrammbibliotheken

LAPACK (Linear Algebra Package ) ist ein frei verfügbares Softwarepaket von Fortran77-Unterprogrammen zur numerischen Linearen Algebra:

Benutzerhandbuch: http://www.netlib.org/lapack/lug/lapack_lug.html

LAPACK besteht aus 3 Programmgrupppen:

• Treiberprogramme: Übernehmen den Aufruf geeigneter Rechen- und Hilfsprogramme.
• Rechenprogramme: Führen die eigentliche Berechnung durch.
• Hilfsprogramme: Skalierung von Matrizen, Berechnung von Matrixnormen usw.

Namensgebung:

• Der erste Buchstabe bezeichnet den Fortran77-Datentyp
  s ¼ REAL (float)
  d ¼ DOUBLE PRECISION (double)
  c ¼ COMPLEX
• Der zweite und dritte Buchstabe bezeichnet den Typ der Matrix
  ge ¼ allgemeine Matrix
  gt ¼ allgemeine Tridiagonalmatrix
  po ¼ symmetrische, positiv definite Matrix
• Die letzten drei Buchstaben bezeichnen die Art der durchzuführenden Rechnungen
  sv ¼ Lösen von linearen Gleichungssystemen (solve)
  svx ¼ Spezial-Treiberprogramme für lineare Gleichungssysteme (solve expert )

Fehlerbehandlung:
Jedes LAPACK-Unterprogramm hat den Ausgabeparameter info, der über den Erfolg eines Aufrufs informiert.

• info = 0: Algorithmus wurde erfolgreich beendet
• info < 0: unzulässige Eingabeparameter
• info > 0: Fehler während der Ausführung

Aufruf von Fortran-Unterprogrammen aus C

Viele (numerische) Softwarepakete ( http://www.netlib.org/, http://gams.nist.gov/; http://www.imsl.com/, http://www.nag.com/) stehen als Fortran77-Unterprogrammbibliotheken zur Verfügung. Unter Unix können diese direkt von C-Programmen aus verwendet werden, wenn man ein paar Grundregeln beachtet:

• Die Datentypen müssen einander entsprechen.

  Fortran77	C
  integer	int
  real	float
  double precision	double
  complex	struct { float; float; }
  character	char
  character*n	char[n]
  logical	unsigned int

• Bei Matrizen muß man beachten, daß diese von Fortran spaltenweise , von C jedoch zeilenweise jeweils linear im Speicher angeordnet werden. C-Matrizen sollten daher spaltenweise in ein 1-dimensionales Hilfs-Array kopiert werden; dieses kann dann an Fortran übergeben werden.
• Arrayindizes beginnen in C bei 0, in Fortran beliebig (die Voreinstellung ist 1).
• In Fortran werden Parameter an Unterprogramme in Form der Adressen der beteiligten Variablen übergeben. Beim Aufruf von Fortran-Unterprogrammen aus C müssen daher alle Argumente Zeiger sein, d.h. mit vorangestelltem &-Operator (es sei denn, die übergebene Variable ist selbst schon ein Zeiger, wie z.B. bei Arrays). Insbesondere dürfen Konstanten nicht direkt übergeben werden, also nicht fsub_( 1, &x, ... ); sondern
  n = 1;
  fsub_( &n, &x, ... );
• Der Name des Fortran-Unterprogramms muß im C-Programm in Kleinbuchstaben angegeben werden.
• In den meisten Unix-Varianten muß im C-Programm an den Namen des Fortran-Unterprogramms ein Unterstrich ,,_'' angefügt werden.
• Beim Compilieren und Linken mit cc müssen alle verwendeten Unterprogrammbibliotheken, sowie die Fortran-spezifischen Bibliotheken explizit angegeben werden, z.B. unter Linux bei Verwendung von LAPACK:

  cc -o lineql lineql.c -L/usr/lib/lapack -llapack -lblas -lg2c -lm