第十一章 子程序

1、2022-3-241第十一章 子程序【】 函數(shù)子程序、子例行程序的函數(shù)子程序、子例行程序的定義定義 與調(diào)用與調(diào)用，實(shí)參與虛參的數(shù)據(jù)傳遞實(shí)參與虛參的數(shù)據(jù)傳遞2022-3-242本章內(nèi)容n11.111.1函數(shù)子程序函數(shù)子程序n11.211.2子例行程序子例行程序n11.311.3實(shí)參與虛參之間的數(shù)據(jù)傳遞實(shí)參與虛參之間的數(shù)據(jù)傳遞n11.411.4利用子程序?qū)崿F(xiàn)程序的模塊化設(shè)計(jì)利用子程序?qū)崿F(xiàn)程序的模塊化設(shè)計(jì)n11.511.5在子程序中在子程序中savesave語句與語句與datadata語句語句n11.611.6程序舉例程序舉例2022-3-24311.1 函數(shù)子程序 FORTRANFORTRAN的子

2、程序有的子程序有函數(shù)子程序、子例行程序和數(shù)函數(shù)子程序、子例行程序和數(shù)據(jù)塊子程序據(jù)塊子程序三種。三種。 子程序可以被主程序調(diào)用，也可以被其它子程序子程序可以被主程序調(diào)用，也可以被其它子程序調(diào)用。但不能直接或間接地自己調(diào)用自己調(diào)用。但不能直接或間接地自己調(diào)用自己( (遞歸調(diào)遞歸調(diào)用用) )。調(diào)用子程序的主程序和子程序統(tǒng)稱為調(diào)用程。調(diào)用子程序的主程序和子程序統(tǒng)稱為調(diào)用程序序( (調(diào)用單位調(diào)用單位) )，被調(diào)用的子程序統(tǒng)稱為被調(diào)用程，被調(diào)用的子程序統(tǒng)稱為被調(diào)用程序序( (被調(diào)用單位被調(diào)用單位) )。2022-3-24411.1 函數(shù)子程序 在在FORTRAN 77FORTRAN 77中，允許使用三種函

3、數(shù)：中，允許使用三種函數(shù)：(1)(1)內(nèi)部函內(nèi)部函數(shù)；數(shù)；(2)(2)語句函數(shù)；語句函數(shù)；(3)(3)函數(shù)子程序函數(shù)子程序( (外部函數(shù)外部函數(shù)) )。函數(shù)子程序是一個(gè)獨(dú)立的程序單位，它不屬于調(diào)函數(shù)子程序是一個(gè)獨(dú)立的程序單位，它不屬于調(diào)用程序所在的程序單位，因此它稱為外部函數(shù)。用程序所在的程序單位，因此它稱為外部函數(shù)。內(nèi)部函數(shù)是內(nèi)部函數(shù)是FORTRAN 77FORTRAN 77提供的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，可提供的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，可以被任何程序單位調(diào)用。以被任何程序單位調(diào)用。2022-3-24511.1.1函數(shù)子程序的定義一、函數(shù)子程序的定義一、函數(shù)子程序的定義 函數(shù)子程序必須以函數(shù)子程序必須以FUNCT

4、IONFUNCTION語句開頭，以語句開頭，以ENDEND語句語句結(jié)束。結(jié)束。 FUNCTIONFUNCTION語句的形式為語句的形式為：第一種：第一種： 類型說明類型說明 FUNCTION FUNCTION 函數(shù)名函數(shù)名( (虛擬參數(shù)表虛擬參數(shù)表) )第二種：第二種： FUNCTION FUNCTION 函數(shù)名函數(shù)名( (虛擬參數(shù)表虛擬參數(shù)表) ) 類型說明類型說明 函數(shù)名函數(shù)名：1.1.函數(shù)名的取名與變量名相同；函數(shù)名的取名與變量名相同； 2.2.函數(shù)名既表示函數(shù)的名字又代表函數(shù)的函數(shù)值；函數(shù)名既表示函數(shù)的名字又代表函數(shù)的函數(shù)值； 3.3.若省略對(duì)函數(shù)名的類型說明，按隱含類型規(guī)則處理。若省

5、略對(duì)函數(shù)名的類型說明，按隱含類型規(guī)則處理。2022-3-24611.1.1函數(shù)子程序的定義（續(xù)）4. 函數(shù)名后一對(duì)括號(hào)中為虛擬參數(shù)，當(dāng)參數(shù)多于一個(gè)時(shí)，它們之函數(shù)名后一對(duì)括號(hào)中為虛擬參數(shù)，當(dāng)參數(shù)多于一個(gè)時(shí)，它們之間用逗號(hào)隔開，虛參可以是變量名、數(shù)組名、子程序名；間用逗號(hào)隔開，虛參可以是變量名、數(shù)組名、子程序名；5. 如果沒有虛參時(shí)，一對(duì)括號(hào)不能省，形式應(yīng)為：如果沒有虛參時(shí)，一對(duì)括號(hào)不能省，形式應(yīng)為： 類型說明類型說明 FUNCTION FUNCTION 函數(shù)名函數(shù)名( )( )6. FUNCTION語句到對(duì)應(yīng)的語句到對(duì)應(yīng)的END語句組成函數(shù)體，函數(shù)體中說語句組成函數(shù)體，函數(shù)體中說明語句在前，執(zhí)行

6、語句在后；明語句在前，執(zhí)行語句在后；7. 在程序的執(zhí)行流程返回調(diào)用單位之前，必須把所求的函數(shù)值賦在程序的執(zhí)行流程返回調(diào)用單位之前，必須把所求的函數(shù)值賦給函數(shù)名：給函數(shù)名： 函數(shù)名函數(shù)名=表達(dá)式表達(dá)式2022-3-24711.1.1函數(shù)子程序的定義（續(xù)）8. 函數(shù)是一個(gè)獨(dú)立的編譯單位，所以函數(shù)體內(nèi)的所有函數(shù)是一個(gè)獨(dú)立的編譯單位，所以函數(shù)體內(nèi)的所有變量、語句標(biāo)號(hào)等的作用僅局限于本程序單位內(nèi)，變量、語句標(biāo)號(hào)等的作用僅局限于本程序單位內(nèi)，除函數(shù)名和虛參以外其他程序單位沒有任何聯(lián)系；除函數(shù)名和虛參以外其他程序單位沒有任何聯(lián)系；9. RETURN語句與語句與END語句的關(guān)系語句的關(guān)系: RETURN語句可

7、以語句可以有多個(gè)，有多個(gè)，可根據(jù)需要放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，程序?zhí)行的流程在遇到它時(shí)就立即返回調(diào)用單位,它可以省略它可以省略； END語句只有一個(gè)語句只有一個(gè)，且必須放在子程序的最后。，且必須放在子程序的最后。2022-3-24811.1.2函數(shù)子程序的調(diào)用 外部函數(shù)的調(diào)用形式與內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用相同其形式如下：外部函數(shù)的調(diào)用形式與內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用相同其形式如下： 函數(shù)名函數(shù)名(實(shí)在參數(shù)，實(shí)在參數(shù)， ) 或者或者 函數(shù)名函數(shù)名( ) 注意：注意：1.它可以在任何允許函數(shù)值出現(xiàn)的表達(dá)式中調(diào)用函數(shù)，只它可以在任何允許函數(shù)值出現(xiàn)的表達(dá)式中調(diào)用函數(shù)，只能在表達(dá)式中對(duì)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用；能在表達(dá)式中對(duì)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用； 2.

8、在調(diào)用程序中使用外部函數(shù)名和函數(shù)子程序定義中的函數(shù)在調(diào)用程序中使用外部函數(shù)名和函數(shù)子程序定義中的函數(shù)名的類型應(yīng)完全一致；名的類型應(yīng)完全一致； 3.實(shí)參個(gè)數(shù)必須與對(duì)應(yīng)的虛參個(gè)數(shù)完全相同，實(shí)參與虛參按實(shí)參個(gè)數(shù)必須與對(duì)應(yīng)的虛參個(gè)數(shù)完全相同，實(shí)參與虛參按它們的位置建立一一對(duì)應(yīng)的聯(lián)系，實(shí)參的名字和對(duì)應(yīng)位置上的虛它們的位置建立一一對(duì)應(yīng)的聯(lián)系，實(shí)參的名字和對(duì)應(yīng)位置上的虛參無需相同，但類型必須完全一致。參無需相同，但類型必須完全一致。2022-3-249運(yùn)用函數(shù)子程序編程 編寫一個(gè)函數(shù)子程序編寫一個(gè)函數(shù)子程序IFAC用來求用來求n!，要求所得函數(shù)值為，要求所得函數(shù)值為實(shí)型。調(diào)用此函數(shù)求實(shí)型。調(diào)用此函數(shù)求 C=

9、R!/(R-K)!*K!)2022-3-2410舉例源程序 （home) INTEGER R REAL IFAC10 WRITE(*,*)輸入正整數(shù)輸入正整數(shù)R,K(RK) READ(*,*)R,K IF(R .GE.0 .AND. K .GE.0 .AND S . R-K .GE.0 )THEN C=IFAC(R)/ (IFAC(R-K)* IFAC(K) ELSE WRITE(*,*)數(shù)據(jù)有誤，重輸數(shù)據(jù)有誤，重輸 GOTO 10 ENDIF WRITE(*,*)C= ,C END主程序主程序子程序子程序 REAL FUNCTION IFAC(K) IFAC=1 IF ( K.EQ. 0)

10、THEN IFAC=1 RETURN ELSE DO 10 I=1,K IFAC=IFAC*I10 CONTINUE ENDIF END 2022-3-2411 11.2 子例行程序1.子例行程序的定義子例行程序的定義 子例行程序以SUBROUTINE語句開頭，以END語句結(jié)束。 SUBROUTINE語句的形式為： SUBROUTINE 子例行程序名子例行程序名(虛擬參數(shù)，虛擬參數(shù)，) 當(dāng)沒有虛參時(shí)形式為： SUBROUTINE 子例行程序名子例行程序名 2022-3-2412 11.2 子例行程序說明： 子例行程序名的取名方法與變量相同。 當(dāng)有一個(gè)以上的虛參時(shí)，它們之間用逗號(hào)隔開,如果沒有虛

11、參，則一對(duì)括號(hào)可以省略不寫。 子例行程序的說明部分,應(yīng)包括對(duì)虛參和子例行程序中所用變量、數(shù)組等的說明。 子例行程序中RETURN語句END語句的作用同函數(shù)子程序。 子例行程序也是一個(gè)獨(dú)立的編譯單位,在變量名、語句標(biāo)號(hào)等的使用方面與函數(shù)子程序相同。2022-3-241311.2 子例行程序2.子例行程序的調(diào)用子例行程序的調(diào)用 必須用一條獨(dú)立的CALL語句來調(diào)用子例行程序， CALL 語句的形式為： CALL 子例行程序名子例行程序名(實(shí)在參數(shù)，實(shí)在參數(shù)，) 當(dāng)子例行程序沒有虛參時(shí)，則調(diào)用形式為： CALL 子例行程序名子例行程序名 或 CALL 子例行程序名子例行程序名( ) 2022-3-24

12、1411.2 子例行程序 函數(shù)子程序和子例行程序的區(qū)別：函數(shù)子程序和子例行程序的區(qū)別： 第一條語句不同。 名字的作用不同。 函數(shù)子程序名除了供調(diào)用時(shí)使用外，還代表著函數(shù)值，應(yīng)作類型說明，且必須在返回調(diào)用單位前在函數(shù)體內(nèi)給函數(shù)名賦予函數(shù)值。函數(shù)值通過函數(shù)名帶回調(diào)用單位。 子例行程序名只供調(diào)用時(shí)使用，不代表某個(gè)值，不得在程序體內(nèi)賦值。2022-3-241511.2 子例行程序 在子例行程序中求得的值通過實(shí)參和虛參的聯(lián)系帶回調(diào)用單位。 調(diào)用的方式不同。 函數(shù)子程序的調(diào)用總是出現(xiàn)在表達(dá)式中，并將所得的函數(shù)值參與表達(dá)式的運(yùn)算。子例行程序必須用一條獨(dú)立的CALL語句調(diào)用。 應(yīng)用的場(chǎng)合不同。 在程序設(shè)計(jì)中，

13、如果只需得到一個(gè)計(jì)算值，一般采用函數(shù)子程序的形式。如果希望通過子程序的運(yùn)算操作得到一批數(shù)據(jù)，則應(yīng)采用子例行程序。2022-3-2416編寫子例行程序分別求出5 5矩陣兩個(gè)對(duì)角線上元素之和real a(5,5)call juzhen(a)call add(a,x1,x2)write(*,*)x1,x2end subroutine juzhen(w) real w(5,5) write(*,*) Enter 5 5 matrix do 10 i=1,5 read(*,*)(w(i,j),j=1,5)10 continue end subroutine add(w,s1,s2) real w(5,5

14、) do 10 i=1,5 s1=s1+w(i,i) continue do 20 i=1,5 j =5-i+1 s2=s2+a(i,j) continue end1020home2022-3-241711.3 實(shí)參與虛參之間的數(shù)據(jù)傳遞 函數(shù)子程序和子例行程序中的虛參可以是函數(shù)子程序和子例行程序中的虛參可以是變量名、數(shù)組名、子例行變量名、數(shù)組名、子例行程序名，程序名，在子例行程序中還可以用在子例行程序中還可以用星號(hào)星號(hào)作為虛參；作為虛參； 函數(shù)子程序和子例行程序在沒有調(diào)用之前，所有的虛參沒有具體的函數(shù)子程序和子例行程序在沒有調(diào)用之前，所有的虛參沒有具體的存儲(chǔ)單元和具體的值，只是起到形式上的作用

15、。當(dāng)執(zhí)行的流程轉(zhuǎn)存儲(chǔ)單元和具體的值，只是起到形式上的作用。當(dāng)執(zhí)行的流程轉(zhuǎn)向子程序時(shí)，實(shí)參和虛參按地址結(jié)合，實(shí)參的存儲(chǔ)單元就是對(duì)應(yīng)向子程序時(shí)，實(shí)參和虛參按地址結(jié)合，實(shí)參的存儲(chǔ)單元就是對(duì)應(yīng)虛參的存儲(chǔ)單元，執(zhí)行完子程序后，虛參又無定義。虛參的存儲(chǔ)單元，執(zhí)行完子程序后，虛參又無定義。2022-3-241811.3.1變量作為虛參1 1. . 當(dāng)虛參是變量時(shí)，實(shí)參可以是同一類型的常量、變量、數(shù)組元當(dāng)虛參是變量時(shí)，實(shí)參可以是同一類型的常量、變量、數(shù)組元素和表達(dá)式。素和表達(dá)式。2 2. . 如果實(shí)參是變量或數(shù)組，在調(diào)用子程序時(shí)，對(duì)應(yīng)的虛參實(shí)際上如果實(shí)參是變量或數(shù)組，在調(diào)用子程序時(shí)，對(duì)應(yīng)的虛參實(shí)際上將與實(shí)參共

16、用一個(gè)存儲(chǔ)單元。如果實(shí)參是將與實(shí)參共用一個(gè)存儲(chǔ)單元。如果實(shí)參是常量常量或或表達(dá)式表達(dá)式，則子，則子程序中對(duì)應(yīng)的虛參變量的值不應(yīng)當(dāng)改變，也就說在這種情況下程序中對(duì)應(yīng)的虛參變量的值不應(yīng)當(dāng)改變，也就說在這種情況下虛參不應(yīng)當(dāng)在子程序中被賦值。虛參不應(yīng)當(dāng)在子程序中被賦值。 integer a,c(3) subroutine sub(x,a)integer a,c(3) subroutine sub(x,a) data c/3 data c/3* *0/ integer x,a0/ integer x,a a=100 a=2 a=100 a=2* *x x call sub(a,c(2) x=2 call

17、 sub(a,c(2) x=2* *a a wtite( wtite(* *, ,* *)a,c(2) end)a,c(2) end end end2022-3-2419實(shí)參與虛參存儲(chǔ)的關(guān)系c(1) c(2) c(3) 0 0 0100a主程序400ac(1) c(2) c(3) 0 200 0主程序c(1) c(2) c(3) 0 200 0400a主程序子程序子程序xa2022-3-2420虛參為字符變量 如果虛參是字符變量，則它的長(zhǎng)度應(yīng)遵循以下兩條規(guī)則：如果虛參是字符變量，則它的長(zhǎng)度應(yīng)遵循以下兩條規(guī)則：1、虛參字符變量的長(zhǎng)度定義必須、虛參字符變量的長(zhǎng)度定義必須小于等于小于等于對(duì)應(yīng)實(shí)參變量

18、的長(zhǎng)度；對(duì)應(yīng)實(shí)參變量的長(zhǎng)度；2、虛參字符變量的長(zhǎng)度可用、虛參字符變量的長(zhǎng)度可用(*)來定義，表示長(zhǎng)度不定。當(dāng)調(diào)用子程序時(shí)，具有不來定義，表示長(zhǎng)度不定。當(dāng)調(diào)用子程序時(shí)，具有不定長(zhǎng)度的虛參變量自動(dòng)定義成為與對(duì)應(yīng)實(shí)參具有同樣長(zhǎng)度。定長(zhǎng)度的虛參變量自動(dòng)定義成為與對(duì)應(yīng)實(shí)參具有同樣長(zhǎng)度。 character str1*8,str2*40 subroutine sub(ch) character *(*)ch call sub(str1) call sub(str2) end end2022-3-242111.3.2 數(shù)組作為虛參 1、如果虛參數(shù)組是數(shù)值類型或邏輯類型，在調(diào)用子程序如果虛參數(shù)組是數(shù)值類型或邏

19、輯類型，在調(diào)用子程序時(shí)將把實(shí)參數(shù)組第一個(gè)元素的地址傳送給子程序作為虛時(shí)將把實(shí)參數(shù)組第一個(gè)元素的地址傳送給子程序作為虛參數(shù)組的第一個(gè)元素的地址，每個(gè)數(shù)組占用一串連續(xù)的參數(shù)組的第一個(gè)元素的地址，每個(gè)數(shù)組占用一串連續(xù)的存儲(chǔ)單元；存儲(chǔ)單元； 2 2、虛實(shí)同用一存儲(chǔ)單元，并且虛參數(shù)組的其余元素與該、虛實(shí)同用一存儲(chǔ)單元，并且虛參數(shù)組的其余元素與該實(shí)參數(shù)組元素后的元素按排列順序一一對(duì)應(yīng)結(jié)合，不能實(shí)參數(shù)組元素后的元素按排列順序一一對(duì)應(yīng)結(jié)合，不能超過對(duì)應(yīng)實(shí)參數(shù)組的范圍，與數(shù)組維數(shù)無關(guān)；超過對(duì)應(yīng)實(shí)參數(shù)組的范圍，與數(shù)組維數(shù)無關(guān)；2022-3-242211.3.2 數(shù)組作為虛參 3、當(dāng)數(shù)組是字符類型時(shí)，虛實(shí)和實(shí)參數(shù)組

20、不是按數(shù)組元當(dāng)數(shù)組是字符類型時(shí)，虛實(shí)和實(shí)參數(shù)組不是按數(shù)組元素的順序一一對(duì)應(yīng)結(jié)合，而是按字符位置一一對(duì)應(yīng)結(jié)合；素的順序一一對(duì)應(yīng)結(jié)合，而是按字符位置一一對(duì)應(yīng)結(jié)合； 4 4、在子程序中，允許虛參數(shù)組是可調(diào)數(shù)組。虛參數(shù)組中、在子程序中，允許虛參數(shù)組是可調(diào)數(shù)組。虛參數(shù)組中最后一維的上界可以用星號(hào)表示。最后一維的上界可以用星號(hào)表示。2022-3-2423虛實(shí)數(shù)組傳遞對(duì)應(yīng)圖dimension a(8)call sub(a)endsubroutine sub(b)dimension b(4) end a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) a(6) a(7) a(8) b(1) b(2) b(3)

21、b(4) a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) a(6) a(7) a(8) b(1) b(2) b(3) b(4)dimension a(8)call sub(a(3)endsubroutine sub(b)dimension b(4) end2022-3-2424虛實(shí)字符型數(shù)組傳遞對(duì)應(yīng)圖character*4 b(6) call sub(b) endb(1) b(2) b(3) b(4) b(5) b(6) c(1) c(2) c(3) c(4) Subroutine sub(c)character*5 c(4) end2022-3-242511.3.3 子程序名作為參數(shù) 在虛

22、參表中允許出現(xiàn)函數(shù)名和子例行程序名，根據(jù)虛參名在子在虛參表中允許出現(xiàn)函數(shù)名和子例行程序名，根據(jù)虛參名在子程序中出現(xiàn)時(shí)的上下文關(guān)系來確定。程序中出現(xiàn)時(shí)的上下文關(guān)系來確定。 subroutine sub(a,n,x,f) dimension a(n) Y=f(I)+1 x=a(I)+1 end 注：注：external 和和intrinsic語句作用是說明那些函數(shù)名是子程序名或內(nèi)部函數(shù)語句作用是說明那些函數(shù)名是子程序名或內(nèi)部函數(shù)P2492022-3-242611.3.4 星號(hào)作為虛參 (Go) subroutine exam(a,*,*)120 x=x1+x2 return1 call exam(

23、x,*120,*140) else if ( )then 140 return2 end endif end2022-3-242711.4 11.4 利用子程序?qū)崿F(xiàn)程序的模塊化設(shè)計(jì)利用子程序?qū)崿F(xiàn)程序的模塊化設(shè)計(jì)(go)(go)n當(dāng)子程序放在同一個(gè)文件時(shí)，編譯、當(dāng)子程序放在同一個(gè)文件時(shí)，編譯、連接同原來方法連接同原來方法n當(dāng)不在同一文件時(shí)，分別編譯，然后當(dāng)不在同一文件時(shí)，分別編譯，然后用用link命令，如下：命令，如下：link 主程序名，子程序主程序名，子程序1，子程序，子程序2；n最后運(yùn)行可執(zhí)行程序最后運(yùn)行可執(zhí)行程序(主程序名主程序名.exe文件文件)主程序子程序A子程序B2022-3-24

24、2811.5在子程序中save語句與data語句 (go)(go)n函數(shù)子程序或子例行程序中用到的所有變量，在被調(diào)用前通常沒有確定的存儲(chǔ)函數(shù)子程序或子例行程序中用到的所有變量，在被調(diào)用前通常沒有確定的存儲(chǔ)單元，每當(dāng)子程序被調(diào)用時(shí)才臨時(shí)分配存儲(chǔ)單元，退出子程序時(shí)存儲(chǔ)單元，這單元，每當(dāng)子程序被調(diào)用時(shí)才臨時(shí)分配存儲(chǔ)單元，退出子程序時(shí)存儲(chǔ)單元，這些變量的值不被保留。下次調(diào)用上次的值不存在。些變量的值不被保留。下次調(diào)用上次的值不存在。n在函數(shù)或子例行程序可以使用在函數(shù)或子例行程序可以使用save說明語句來指定子程序中的某些變量的存說明語句來指定子程序中的某些變量的存儲(chǔ)單元不被釋放，它們的內(nèi)容在退出子程序