Fortran的主要版本與差別

1、、Fortran的主要版本及差別按其發(fā)展歷史，F(xiàn)ortran編譯器的版本其實很多。現(xiàn)在在廣泛使用的是Fortran77和Fortran90oFortran90在Fortran77基礎上添加了不少使用的功能，并且改良了77編程的版面格式，所以編程時推薦使用90。鑒于很多現(xiàn)成的程序只有77版本，有必要知道77的一些基本常識，至少保證能夠看懂77程序。以下是77和90的一些格式上的區(qū)別。Fortran77:固定格式(fixedformat)，程序代碼擴展名：.f或.for(1) 若某行以C,c或*開頭，則該行被當成注釋；每行前六個字符不能寫程序代碼，可空著，或者15字符以數(shù)字表明行代碼(用作格式化輸

2、入輸出等)；772為程序代碼編寫區(qū)；73往后被忽略；太長的話可以續(xù)行，所續(xù)行的第六個字符必須是"0"以外的任何字符Fortran90:自由格式(freeformat),擴展名：.f90(1) 以"!"引導注釋；(2) 每行可132字符，行代碼放在每行最前面；(3) 以&J行，放在該行末或下行初。以下都是討論Fortran90。3、Fortran的一些特點，和C的一些不同其實很多，在下面涉及具體方面時可以看到。這里只是大致提一些。(1) 不分大小寫(2) 每句末尾不必要寫分號(3) 程序代碼命令問的空格沒有意義(4) 不像C,Fortran不使用數(shù)

3、據(jù)類型多出了復數(shù)和邏輯判斷類型。比如復數(shù)類型complex:a!聲明復數(shù)的方法。復數(shù)顯然方便了科學計算，滿足了工程方面的需求a=(1.0,2.0)!a=1+i多出了乘籍運算(*)。乘籍除了整數(shù)還可以是實數(shù)形式。如開方，開立方a=4.0*0.5,a=8.0*(1.0/3.0)。(5) 數(shù)組有一些整體操作的功能；可以方便的對部分元素進行操作有些情況下可以聲明大小待定的數(shù)組，很實用的功能4、Fortran的基本程序結構先看一看所謂的"HelloFortran"程序。programmain!程序開始,main是program的名字，完全自定義write(*,*)"Hell

4、o”!主程序stop!終止程序endprogrammain!end用于封裝代碼，表示代碼編寫完畢。中的容可省略，下同。再看一段實用一些的程序，好有點感性認識。程序用于計算圓柱的表面積，要求輸入底面半徑和高。其中展示了Fortran的一些特色用法。程序摘自維基。其實是一個叫www.answers.的網(wǎng)上引用的維基的網(wǎng)頁。推薦去看看！能查到不少有意思的東西。programcylinder!給主函數(shù)起個名字!Calculatetheareaofacylinder.!Declarevariablesandconstants.!constants=pi!variables=radiussquaredan

5、dheightimplicitnone!Requireallvariablestobeexplicitlydeclared這個一般都是要寫上的。下面會進一步說明integer:ierrcharacter:ynreal:radius,height,areareal,parameter:pi=3.1415926536!這是常量的聲明方法interactive_loop:do!do循環(huán)，F(xiàn)ortran中的循環(huán)可以加標簽，如d面的interactive_loop就是標Prompttheuserforradiusandheightandreadthem.write(*,*)'Enterradiu

6、sandheight.read(*,*,iostat=ierr)radius,height屏幕輸出鍵盤輸入。isotat的值用于判斷!輸入成功否。!Ifradiusandheightcouldnotbereadfrominput,!thencyclethroughtheloop.if(ierr/=0)thenwrite(*,*)'Error,invalidinput.'cycleinteractive_loop!cycle相當于C里的continueendif!Computearea.The*means"raisetoapower."area=2*pi*(r

7、adius*2+radius*height)!便!Writetheinputvariables(radius,height)!andoutput(area)tothescreen.write(*,'(1x,a7,f6.2,5x,a7,f6.2,5x,a5,f6.2)')&!"&"這里指數(shù)運算比C方表小續(xù)行O還顯示了格式化輸出radius=',radius,'height=',height,'area=',areayn=''yn_loop:do!嵌的另一個do循環(huán)write(*,*)

8、9;Performanothercalculation?yn'read(*,'(a1)')ynif(yn='y'.or.yn='Y')exityn_loopif(yn='n'.or.yn='N'.or.yn='')exitinteractive_loopenddoyn_loop!結束嵌do循環(huán)enddointeractive_loop股還會有些module的部分在主函數(shù)前,endprogramcylinderFortran程序的主要結構就是這樣了函數(shù)在主函數(shù)后。三、數(shù)據(jù)類型及基本輸入輸出1、

9、數(shù)據(jù)類型，聲明及賦初值(1) integer:短整型kind=2,長整型kind=4integer(kind=2):a=3如果聲明成integer:a,則默認為長整型。!":"在聲明并同時賦初值時必須要寫上；類型名后面有形容詞時也必須有；其他情況可略去!所謂形容詞，可以看一下這個。比如聲明常數(shù)real,parameter:pi=3.1415926。parameter就是形容詞。(2) real:單精度kind=4(默認)，雙精度kind=8real(kind=8):a=3.0還有指數(shù)的形式，如1E10為單精度，1D10為雙精度(3) complex單精度和雙精度comple

10、x(kind=4)b(4) charactercharacter(len=10)c!len為最大長度(5) logicallogical*2:d=.ture.(等價于logical(2):d=.ture.)自定義類型type:類似于C中的structFortran77中給變量賦初值常用DATAOr令，可同時給多個變量賦初值dataa,b,string/1,2.0,'fortran'/與C不同的是，F(xiàn)ortran中變量不聲明也能使用，即有默認類型(跟implicit命令有關)。按照默認的規(guī)定，以i,j,k,l,m,n開頭的變量被定義為integer,其余為real。取消該設置需在

11、程序聲明部分之前加implicitnone。國倫建議一般都使用該語句。另一點關于聲明的不同是Fortran有”等價聲明”：integera,bequivalence(a,b)使得a,b使用同一塊存。這樣可以節(jié)省存；有時可精簡代碼。如：equivalence(很長名字的變量比如三維數(shù)組的某個元素，a),之后使用a來編寫程序就簡潔多了2、基本輸入輸出輸入：read(*,*)a!從鍵盤讀入輸出：write(*,*)"text"!在屏幕上輸出。Fortran77用'text'。Fortran90!一般""和''都可print*,&

12、quot;text”!只能屏幕輸出(*,*)完整寫為(unit=*,fmt=*)。其中unit為輸入/輸出位置，如屏幕，文件等；fmt為格式。如果這兩項都寫成*，則按默認的方式進行，即上面描述的。print后面的*表示按默認格式輸四、流程控制1、運算符（1）邏輯運算符=/=>>=<<=!Fortran90用法.EQ.NE.GT.GE.LT.LE.!Fortran77用法（2）涉及相互關系的集合運算符.AND.OR.NOT.EQV.NEQV.!僅.NOT.連接一個表達式，其余左右兩邊都要有表達式（可以是logical類型的變量）!.EQV.:當兩邊邏輯運算值相同時為真，.

13、NEQV.:當兩邊邏輯運算值不同時為真2、IF（1）基本：if（邏輯判斷式）thenendif如果then后面只有一句，可寫為if（邏輯判斷式）！then和endif可省略多重判斷：if（邏輯判斷式）thenelseifelseifelseendif嵌套：if（邏輯判斷式）thenif（邏輯判斷式）thenif（邏輯判斷式）thenelseif（邏輯判斷式）thenelseendif!沒必要跟C語句多時用(了，因為有endifendifendif算術判斷：programexampleimplicitnonerealcwrite(*,*)"inputanumber"read(

14、*,*)cif(c)10,20,30!10,20和30為行代碼，根據(jù)c小于/等于/大于0,執(zhí)行10/20/30行的程序10write(*,*)"A"goto40!goto可實現(xiàn)跳到任意前面或后面的行代碼處，但用多了破壞程序結構20write(*,*)"B"goto4030write(*,*)"C"goto4040stopend3、SELECTCASE類似于C的switch語句selectcase（變量）case（數(shù)值1）!比如case（1:5）代表1<=變量<=5會執(zhí)行該模塊!case（1,3,5）代表變量等于1或3或5會

15、執(zhí)行該模塊case（數(shù)值2）!括號中數(shù)值只能是integer,character或logical型常量，不臺匕北是real型.casedefaultendcase4、PAUSE,CONTINUEpause暫停程序執(zhí)行，按enter可繼續(xù)執(zhí)行continue貌似沒什么用處，可用作封裝程序的標志五、循環(huán)1、DOdocounter=初值，終值，增/減量！counter的值從初值到終值按增/減量變化，!counter每取一個值對應著一次循環(huán)。增/減量不寫則默認為1.!循環(huán)主體也沒有必要用enddoFortran77中不是用enddo來終止，而是下面這樣子：do循環(huán)最后一行的行代碼counter=初值，

16、終值，增/減量行代碼!這是do的最后一行2、DOWHILEdowhile（邏輯運算）enddo類似于C中的while（邏輯運算）。一開始那個計算圓柱表面積的程序中，應該也算是這一類。不過它是通過部的if語句來控制循環(huán)。看來也是可以的，不過在這本書上沒看到這樣寫。其實應該也可以歸于下面這種。3、沒看到和C里面的dowhile（邏輯運算）；相對應的循環(huán)語句，不過可以這樣，保證至少做一次循環(huán)：dowhile（.ture.）if（邏輯運算）exit!exit就好比C里面的break。C里的continue在Fortran里是cycleenddo4、Fortran的一個特色：帶署名的循環(huán)可以這樣，不易出

17、錯：outer:doi=1,3inner:doj=1,3enddoinnerenddoouter還可以這樣，很方便：loop1:doi=1,3loop2:doj=1,3終止整個循環(huán)loop1跳出loop2的本次循環(huán)，進行l(wèi)oop2的if(i=3)exitloop1!exitif(j=2)cycleloop2!cycle一次循環(huán)write(*,*)i,jenddoloop2enddoloopl還有一些循環(huán)主要用于Fortran中的數(shù)組運算，為Fortran特有，很實用六、數(shù)組1、數(shù)組的聲明和C不同的是,Fortran中的數(shù)組元素的索引值寫在(),且高維的也只用一個(),如下integera(5)

18、!聲明一個整型一維數(shù)組real:b(3,6)!聲明一個實型二維數(shù)組類型可以是integer,real,character,logical或type。最高可以至U7維。數(shù)組大小必須為常數(shù)。但是和C語言不同,Fortran也有辦法使用大小可變的數(shù)組，方法如下：integer,allocatable:a(:)!聲明大小可變經(jīng)過某個途徑得知所需數(shù)組大小size之后，用下面的語句：allocate(a(size)!配置存空間之后該數(shù)組和通過一般方法聲明的數(shù)組完全相同。與C不同，F(xiàn)ortran索引值默認為從1開始，而且可以在聲明時改變該規(guī)則:integera(-3:1)!索引值為-3,-2,-1,0,1i

19、ntegerb(2:3,-1:3)!b(23,-13)為可使用的元素2、數(shù)組在存中的存放和C不同，F(xiàn)ortran中的數(shù)組比如a(2,2)在存中存放順序為a(1,1),a(2,1),a(1,2),a(2,2)0原則是先放低維的元素，再放高維的元素。此規(guī)則稱為columnmajor。3、賦初值(1) 最普通的做法：integera(5)dataa/1,2,3,4,5/或integer:a(5)=(/1,2,3,4,5/)若integer:a(5)=5，貝U5個元素均為5對于integer:a(2,2)=(/1,2,3,4/)根據(jù)數(shù)組元素在存中存放的方式，等價于賦值a(1,1)=1,a(2,1)=2

20、,a(1,2)=3,a(2,2)=4(2) 利用Fortran的特色：隱含式循環(huán)integera(5)integeridata(a(i),i=2,4)/2,3,4/!(a(i),i=2,4)認值1看例子就明白了。表示i從2到4循環(huán)，增量為默還可以這樣：五個元素分別賦值為1,2,2,2,5五個元素分別賦值為1,2,3,4,integeriinteger:a(5)=(/1,(2,i=2,4),5/)!integer:b(5)=(/i,i=1,5/)!5還可以嵌套data(a(i,j),i=1,2),j=1,2)=/1,2,3,4/!a(1,1)=1,1(2,1)=2,a(1,2)=3,a(2,2)

21、=44、操作整個數(shù)組設a,b為相同類型、維數(shù)和大小的數(shù)組a=5!所有元素賦值為5a=(/1,2,3/)!這里假設a為一維，a(1)=1,a(2)=2,a(3)=3a=b!對應元素賦值，要求a,b,c維數(shù)和大小相同，下同a=b+ca=b-ca=b*ca=b/ca=sin(b)!部函數(shù)都可以這樣用5、操作部分數(shù)組元素a為一維數(shù)組a(3:5)=(/3,4,5/)=3,a(4)=4,a(5)=5a(1:5:2)=3!a(1)=3,a(3)=3,a(5)=3a(3:)=5!a(3)以及之后的所有元素賦值為5a(1:3)=b(4:6)!類似于這種的要求左右數(shù)組元素個數(shù)相同a(:)=b(:,2)!a(1)=

22、b(1,2),a(2)=b(2,2),以此類推6、WHEREwhere形式上類似于if,但只用于設置數(shù)組。設有兩個同樣類型、維數(shù)和大小的數(shù)組a,b34mwhere(a<3)b=a!a中小于3的元素賦值給b對應位置的元素endwhere再如：where(a(1:3)/=0)c=a!略去了endwhere,因為只跟了一行where可嵌套，也!可類似do循環(huán)有署名標簽7、FORALL有點像C中的for循環(huán)：forall(triplet1,triplet2,triplet3,mask)其中triplet形如i=2:6:2,表示循環(huán)，最后一個數(shù)字省略則增量為1例如：forall(i=1:5,j=1

23、:5,a(i,j)<10)a(i,j)=1endforall乂如：forall(i=1:5,j=1:5,a(i,j)/=0)a(i,j)=1/a(i,j)forall也可以嵌套使用，好比C中for循環(huán)的嵌套。七、函數(shù)Fortran中函數(shù)分兩類：子程序(subroutine)和自定義函數(shù)(function)。自定義函數(shù)本質上就是數(shù)學上的函數(shù)，一般要傳遞自變量給自定義函數(shù)，返回函數(shù)值。子程序不一定是這樣，可以沒有返回值。傳遞參數(shù)要注意類型的對應，這跟C是一樣的1、子程序目的：把某一段經(jīng)常使用的有特定功能的程序獨立出來，可以方便調用。習慣上一般都把子程序放在主程序結束之后。形式：subrout

24、inename(parameterl,parameter2)!給子程序起一個有意義的名字。可以傳遞參數(shù)，這樣可以有返回值。括號也可以空著，代表不傳遞參數(shù)。implicitnoneinteger:parameter1,parameter2!需要定義一下接收參數(shù)的類型。!接下來的程序編寫跟主程序沒有任何差別。mreturn!跟C不同，這里表示子程序執(zhí)行后回到調用它的地方繼續(xù)執(zhí)行下面的程序。不一定!放在最后?？梢苑旁谧映绦虻钠渌恢茫饔孟嗤?；子程序中return之后的部分不再執(zhí)行。endsubroutinename調用：使用call命令直接使用，不需要聲明。在調用處寫:callsubroutine

25、name(parameter1,parameter2)汪息點：子程序之間也可相互調用。直接調用就是了，像在主程序中調用子程序一樣傳遞參數(shù)的原理和C中不同。Fortran里是傳址調用(callbyaddress/reference),就是傳遞時用的參數(shù)和子程序中接收時用的參數(shù)使用同一個地址，盡管命名可以不同。這樣如果子程序的執(zhí)行改變子程序中接收參數(shù)的值，所傳遞的參數(shù)也相應發(fā)生變化。子程序各自部定義的變量具有獨立性，類似于G各自的行代碼也具有獨立性。因此各個子程序和主程序中有相同的變量名、行代碼號，并不會相互影響。2、自定義函數(shù)和子程序的明顯不同在于：需要在主程序中聲明之后才能使用。調用方式也有差

26、別。另外按照慣例調用函數(shù)不去改變自變量的值。如果要改變傳遞參數(shù)的值，習慣上用子程序來做聲明方式：real,external:function_name一般自定義函數(shù)也是放在主程序之后。形式：functionfunction_name(parameter1,parameter2)implicitnonereal:parameter1,parameter2!聲明函數(shù)參數(shù)類型，這是必需的real:function_name!聲明函數(shù)返回值類型，這是必需的function_name=-.!返回值的表達式returnend也可以這樣直接聲明返回值類型，簡潔些：realfunctionfunction_n

27、ame(parameter1,parameter2)implicitnonereal:parameterl,parameter2!這個還是必需的function_name=-.!返回值表達式returnend調用：function_name(parameter1,parameter2)不需要call命令。自定義函數(shù)可以相互調用。調用時也需要事先聲明?？傊?，調用自定義函數(shù)前需要做聲明，調用子程序則不需要3、關于函數(shù)中的變量(1)注意類型的對應。Fortran中甚至可以傳遞數(shù)值常量，但只有跟函數(shù)定義的參數(shù)類型對應才會得到想要的結果。如callShowReal(1.0)就必須用1.0而不是1。(2)

28、傳遞數(shù)組參數(shù)，也跟C一樣是傳地址，不過不一定是數(shù)組首地址，而可以是數(shù)組某個指定元素的地址。比如有數(shù)組a(5),調用callfunction(a)則傳遞a(1)的地址，調用callfunction(a(3)貝U傳遞a(3)的地址。多維數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)，跟C相反的是，最后一維的大小可以不寫，其他維大小必須寫。這決定于Fortran中數(shù)組元素columnmajor的存放方式。在函數(shù)中，如果數(shù)組是接收用的參數(shù)，則在聲明時可以用變量賦值它的大小，甚至可以不指定大小。例如：subroutineArray(num,size)implicitnoneinteger:sizeintegernum(size)!可

29、以定義一個數(shù)組，其大小是通過傳遞過來的參數(shù)決定的這個很實用returnendsave命令：將函數(shù)中的變量值在調用之后保留下來，下次調用此函數(shù)時該變量的值就是上次保留的值。只要在定義時加上save就行：integer,save:a=1傳遞函數(shù)(包括自定義函數(shù)、庫函數(shù)、子程序都是可以的)。類似于C中的函數(shù)指針。需要在主程序和調用函數(shù)的函數(shù)中都聲明作為參數(shù)傳遞的函數(shù)。如real,external:function!自定義函數(shù)real,intrinsic:sin!庫函數(shù)externalsub!子程序(3) 函數(shù)使用接口(interface):一段程序模塊。以下情況必需:a. 函數(shù)返回值為數(shù)組指定參數(shù)位

30、置來傳遞參數(shù)時所調用的函數(shù)參數(shù)個數(shù)不固定輸入指標參數(shù)時函數(shù)返回值為指針時。具體用法結合例子容易看懂。例子都很長?？磿?。4、全局變量功能就不用說了。原理：根據(jù)聲明時的相對位置關系而取用，不同與C中根據(jù)變量名使用。如果在主程序中定義：integer:a,bcommona,b!就是這樣定義全局變量的在子程序或自定義函數(shù)中定義：integer:c,dcommonc,d則a和c共用相同存,b和d共用相同存。全局變量太多時會很麻煩?？梢园阉鼈?nèi)藶闅w類，只需在定義時在common!面加上區(qū)問名。如common/groupel/a,common/group2/b。這樣使用時就不必把所有全局變量都列出來了，再

31、聲明common/groupel/c就可以用a、c全局變量了?？梢允褂胋lockdata程序模塊。在主程序和函數(shù)中不能直接使用前面提到的data命令給全局變量賦初值。可以給它們各自賦初值；如果要使用data命令必須要這樣:blockdatanameimplicitnoneintegera,b,creald,ecommonabccommon/group1/d,edataa,b,c,d,e/1,2,3,4.0,5.0/endblockdataname5、ModuleModule不是函數(shù)。它用于封裝程序模塊，一般是把具有相關功能的函數(shù)及變量封裝在一起。用法很簡單，但能提供很多方便，使程序變得簡潔，比

32、如使用全局變量不必每次都聲明一長申，寫在Module里調用就行了。Module一般寫在主程序開始之前形式：modulemodule_nameendmodulemodule_name使用：在主程序或函數(shù)中使用時，需要在聲明之前先寫上一行：usemodule_name37mModule中有函數(shù)時必須在contains命令之后（即在某一行寫上contains然后下面開始寫函數(shù)，多所有函數(shù)都寫在這個contains之后）。并且module中定義過的變量在module里的函數(shù)中可以直接使用，函數(shù)之間也可以直接相互調用，連module中的自定義函數(shù)在被調用時也不用先聲明的。6>include放在需要的任何地方，插入另外的文件（必須在同一目錄下）。如:include'funcion.f90'八、文件1、文本文件Fortran里有兩種讀取文件的方式，對應于兩種文件順序讀?。河糜谖谋疚募苯幼x取：用于二進制文件這里只摘錄關于文本文件的讀取。一般模式如下。character(len=20):filenamein="in.txt",filenameout="out.txt"!文件名logicalaliveinteger:fileidin=10,fileidout=20!10,20是給文件編