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h5fortran 简介与使用指南

什么是 h5fortran?

h5fortran 是一个开源的 Fortran 库，用于简化与 HDF5 文件的交互。它提供了高级接口，使得 Fortran 程序员能够更轻松地读写 HDF5 格式的文件，而无需直接处理 HDF5 库的底层细节。

GitHub 仓库: https://github.com/geospace-code/h5fortran

主要特性

• 简化的 HDF5 文件读写接口
• 支持标量、一维、二维、三维和四维数组的读写
• 支持整数、实数、复数和字符串数据类型
• 自动创建文件和数据集
• 支持压缩和分块存储
• 跨平台兼容性

安装

前提条件

1. 安装 HDF5 库（版本 1.8 或更高）
2. Fortran 编译器（如 gfortran、ifort 等）

安装方法

1. 克隆仓库：

   git clone https://github.com/geospace-code/h5fortran.git
   cd h5fortran
   

2. 编译安装：

   mkdir build && cd build
   cmake ..
   make
   sudo make install  # 如果需要系统级安装
   

或者，你也可以直接将 h5fortran 作为子模块添加到你的项目中。

基本用法

示例代码

program h5fortran_exampleuse h5fortran, only: hdf5_fileimplicit nonetype(hdf5_file) :: h5freal, allocatable :: A(:,:)integer :: i! 分配并初始化数组allocate(A(3,2))A = reshape([1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0], [3,2])! 创建 HDF5 文件并写入数据call h5f%open('test.h5', action='w')call h5f%write('/array2d', A)call h5f%close()! 重新打开文件读取数据call h5f%open('test.h5', action='r')call h5f%read('/array2d', A)call h5f%close()! 打印读取的数据do i = 1, size(A,1)print *, A(i,:)end dodeallocate(A)
end program h5fortran_example

常用方法

1. 打开/关闭文件:

   call h5f%open(filename, action)  ! action: 'r' (read), 'w' (write), 'rw' (read/write)
   call h5f%close()
   

2. 写入数据:

   call h5f%write(dataset_name, data)
   

3. 读取数据:

   call h5f%read(dataset_name, data)
   

4. 检查数据集是否存在:

   logical :: exists
   exists = h5f%exists(dataset_name)
   

5. 获取数据集属性:

   integer :: dtype, drank
   call h5f%get_dtype(dataset_name, dtype)  ! 获取数据类型
   call h5f%shape(dataset_name, dims)       ! 获取维度
   

高级功能

压缩数据

call h5f%write('/compressed_data', A, chunk_size=[10,10], comp_level=6)

属性操作

! 写入属性
call h5f%writeattr('/dataset', 'description', 'This is a test dataset')! 读取属性
character(100) :: attr_val
call h5f%readattr('/dataset', 'description', attr_val)

处理字符串

character(20) :: str = "Hello HDF5"
call h5f%write('/string_data', str)

与 CMake 项目集成

如果你使用 CMake 构建项目，可以在你的 CMakeLists.txt 中添加：

find_package(h5fortran REQUIRED)
target_link_libraries(your_target PRIVATE h5fortran::h5fortran)

注意事项

1. 确保在使用前正确分配数组
2. 读写操作时注意文件的操作模式（‘r’, ‘w’, ‘rw’）
3. 对于大型数据集，考虑使用分块和压缩以提高性能
4. 检查操作是否成功（大多数函数都有可选的 istatus 参数）

文档与资源

• GitHub 仓库中的 README 和示例代码
• 源代码中的文档注释
• HDF5 官方文档（了解底层细节）

h5fortran 大大简化了 Fortran 程序中 HDF5 文件的操作，使得科学家和工程师能够更专注于数据处理而非文件 I/O 的实现细节。