Fortran で JSON を読む

Fortran でプログラム書くときにいつも悩むのはデータの入力をどうするかということ。配列の要素数は可変にしておきたいし、パラメータの増減に柔軟に対応したい、できればタグ付けしたデータを順序に依存しないで読みたい。

となると、自前のパーサを Fortran で頑張って書くか、プリプロセッサを用意するか、C とリンクするか…

そんなとき Fortran で JSON を取り扱うモジュールを見つけたので紹介します。ただし Fortran 2008 以上限定。今や GCC でも 4.9 なら Fortran 2008 に対応 (すべてとは言ってない) してるので問題ないよね?

で、Fortran で JSON 形式のデータを取り扱う Cool なモジュールはこれ。その名も json-fortran。直球だな。
https://github.com/jacobwilliams/json-fortran

使い方は上記のリンクに src/json_module.f90 というファイルがあるのでリンクする。これだけ。付属ドキュメントには CMake を使ったライブラリ化の手順が書いてあるけれど、別にライブラリにしなくても使える。

使用例はご覧のとおり。

sample.f90

program main

  use, intrinsic :: iso_fortran_env, wp => real64
  use json_module
  implicit none

  character(len=256) :: prog, file

  type(json_file) :: json
  character(len=:), allocatable :: error_msg
  logical :: status_ok, found
  integer :: scalar_int
  real(wp), allocatable :: array_real(:)
 
  if (command_argument_count() /= 1) then
     call get_command(prog)
     write(error_unit, '("usage: ",a, " file")') trim(prog)
     call exit(64)              ! EX_USAGE
  end if
  call get_command_argument(1, file)

  call json_initialize()        ! json_module の初期化
  call json%load_file(file)     ! JSON ファイルの読み込み
  if (json_failed()) then
     call json_check_for_errors(status_ok, error_msg)
     write(error_unit, '(a)') error_msg
     call exit(65)              ! EX_DATAERR
  end if

  ! JSON ファイルからデータを読む
  call json%get('sample.data(2).int_value', scalar_int, found)
  call json%get('sample.array_of_real', array_real, found)

  call json%destroy()           ! clean up

  write(output_unit, '("sample.data(2).int_value = ",g0)') scalar_int
  write(output_unit, '("sample.array_of_real = ",/,*(4(f10.3),/))') array_real(:)

  call exit(0)                  ! EX_OK

end program main

data.json

{
    "sample": {
        "data": [
            { "ID": "1" },
            {
                "ID": "2",
                "int_value": 5
            },
            { "ID": "3" }
        ],
        "array_of_real": [
            0.16,  80.05,  49.58,  77.29,  25.34,  15.28,
            77.23,  64.69,  87.58,  26.94, 53.08,  0.8
        ]
    }
}

実行例

F:\> gfortran -o sample json_module.f90 sample.f90
F:\> sample.exe data.json
sample.data(2).int_value = 5
sample.array_of_real =
     0.160    80.050    49.580    77.290
    25.340    15.280    77.230    64.690
    87.580    26.940    53.080     0.800

F:\>

簡単だね。もちろん JSON 形式で出力することもできる。

大量のデータを扱うとどうなるのだろうとか不安要素がないわけでもないけれど、Fortran の弱点をフォローできる非常に便利なモジュールなんではないかな。