《Fortran的主要版本及差别.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Fortran的主要版本及差别.docx（19页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、,Fortran的主要版本及差别按其发展历史,Fortran编译器的版本其实许多。现在在广泛运用的是Fortran77和Fortran90。Fortran90在Fortran77基础上添加了不少运用的功能，并旦改良了77编程的版面格式，所以编程时举荐运用90.签丁许多现成的程序只有77版本，有必要知道77的一些基本常识，至少保证能够看懂77程序。以下是77和90的一些格式上的区分。Fortran77：固定格式（fixedformat）.程序代码扩展名：.f或.for（1）若某行以C,c或*开头，则该行被当成注释：（2）每行前六个字符不能写程序代码，可空若，或者1、5字符以数字表明行代码（用作格
2、式化输入输出等）：772为程序代码编写区：73往后被忽视：（3）太长的话可以续行，所续行的第六个字符必需是0以外的任何字符。Fortran90：自由格式（freeformal），扩展名：.f90（1）以引导注糅：（2）每行可132字符，行代码放在每行最前面：（3）以&续行，放在该行末或下行初。以下都是探讨Fortran90。3、Fortran的一些特点，和C的一些不同其实许多，在下面涉及详细方面时可以看到。这里只是大致提一些。（1）不分大小写（2）每句末尾不必要写分号（3）程序代码吩咐间的空格没有意义（4）不像C,Forlran不运用）（5）数据类型多出了笈数和逻辑推断类里。比如复数类型com
3、plex:a!声明史数的方法。究数明显便利了科学计算，满意了工程方面的需求a=（l.0,2.0）!a=l+i（6）多出J乘麋运算（*）.乘用除整数还可以是实数形式。如开方，开立方a-4.O*O.5,a=8.0*（1.0/3.0）。（7）数组有些整体操作的功能：可以便利的对部分元素进行操作（8）有些状况下可以声明大小待定的数组，很好用的功能4、Fortran的基本程序结构先看一看所谓的HelIoFortran程序.programinwrite(*,)Hello”stop!程序起先，Inain是Progranl的名字,完全自定义!主程序!终止程序endprogrammain!end用于封装代码，表
4、示代码编写完毕.中的内容可省略，下同。再看段好用些的程序，好有点感性相识。程序用于计算圆柱的表面积，要求输入底面半径和高。其中展示了FQrtran的一些特色用法。程序摘自维基“其实是一个叫的网上引用的维基的M页。举荐去看看!能查到不少有意思的东西.programcylinder!给主函数起个名字!Calculatetheareaofacylinder.!Declarevariablesandconstants.!constants=pi!variables=radiussquaredandheightimplicitnone!Requireal1variablestobeexplicitlyd
5、eclared!这个一般都是要写上的。下面会进步说明。integer:iorrcharacter:ynreal:radius,height,areareal,parameter:pi=3.1415926536!这是常55的声明方法interactiveloop：do!do循环，Fortran中的循环可以加标签,如d!面的interactive1。P就是标!屏幕输出!钺盘输入.isotat的值用PrompttheuserforradiusandheightHndreadthem.write(*,*)Enterradiusandheight.,read(*,*,iostat=ierr)radius
6、,height于推断!输入胜利古Ifradiusandheightcouldnotbereadfrominput,thencyclethroughtheloop.if(iorr/=0)thenwrite(*,*)Error,invalidinput.,cycleinteractiveOoP!cycle相当于C里的ContinUeendif!Computearea.The*meansraisetoapower.area=2*pi*(radius*2+radius*height)!指数运算比C便利!Writetheinputvariables(radius,height)!andoutput(ar
7、ea)tothescreen.write(*,(lx,a7,f6.2,5x,h7,f6.2,5x,a5,f6.2),)&!”&”表示续行。这里!还显示了格式化输出radius=,radius,height=,height,area=,areayn_loop:do!内嵌的另一个do循环write(*,*)Performanothercalculation?ynread(*,(ul)ynif(yn=y.or.yn=Y)exityn_loopif(yn=n,.or.yn=N.or.yn=)exitinteractiveOOPenddoyn_loop!结束内联do循环enddointeractire_
8、loopendprogramcylinderForlrun程序的主要结构就是这样了。一般还会有些module的部分在主函数前,函数在主函数后。三、数据类型及基本输入输出1、数据类型，声明及赋初值(1) integer：短整型kind=2,长整型kind=4integer(kind=2):a=3假如声明成integer:a.则钛认为长整型。在声明并同时赋初值时必须要写上；类型名后面有形容词时也必需有：其他状况可略去!所谓形容词，可以看一下这个。比如声明常数real,parameter:pi-3.1415926。Parameter就是形容词。(2) real：单精度kind=4(默认)，双精度ki
9、nd=8real(kind-8):a=3.0还有指数的形式，如IElo为单精度，1DIO为双精度(3) complex堆精度和双精度complex(kind=4)b(4) charactercharacIer(Ien=10)c!Ien为最大长度(5) logicallogical*2:d=.ture.(等价于IOgiCal(2):d=.tue.)(6)自定义类型type：类似于C中的structFortran77中给变量赋初值常用DATA吩咐，可同时给多个变量赋初值dataa,b,string/1,2.0,fortran/及C不同的是，Forlran中变址不声明也能运用,即有默认类型(跟imp
10、licit吩咐有关)。按照默认的规定，以i,j,kJ,m,n开头的变量被定义为integer,其余为real。取消该设置需在程序声明部分之前加implicitnone彭国伦建议般都运用该语句。另一点关于声明的不同是Fortran有等价声明：integera,bequivalence(a,b)使得a,b运用同一块内存。这样可以节约内存：有时可精简代码。如:equivalence(很长名字的变量2、基本输入输出输入：read(*,*)a输出：Wrile(*,*)*text*比如一:维数组的某个元素，a),之后运用a来编写程序就简洁多九!从键盘读入!在屏幕上输出Fortran77用exl。Fortr
11、an90!一般和都可print*,text!只能屏幕输出(*.*)完整写为(unit=*,fmt=*).其中Unit为输入/输出位置，如屏幕，文件等：fmt为格式。如果这两项都写成*,则按默认的方式进行，即上面描述的,Print后面的*表示按默认格式输出。四、四程限制I、运算符(I)逻辑运算符/=!Fortran90用法.EQ.NE.GT.GE.1.T.1.E.!Fortran77用法(2)涉及相互关系的集合运算符.ND.OR.NOT.EQV.NEQV.!仪.NOT,连接一个表达式，其余左右两边都要有表达式(可以是logical类型的变量I.EQV.：当两边逻辑运算值相同时为真，.NEQY.:
12、当两边逻辑运算值不同时为真2、IF(1)基本：if(逻辑推断式)thenendif假如Ihen后面只有一句，可写为if(逻辑推断式)!then和endif可省略(2)多重推断：if(逻辑推断式thenelseifelseifelseendif(3)嵌套:if（逻辑推断式thenif（逻辑推断式）thenif（逻辑推断式）thenelseif（逻辑推断式）thenelseendifendifendif!没必要跟C语句多时用1/,因为有endif(4)算术推断：programexampleimplicitnonerealcwrite(*,)inputanumber*read(*.*)cif(c)1
13、0,20,30!10,20和30为行代码,依据c小于/等于/大于0,执行10/20/30行的程序10writegoto40程序结（*,*）F构20goto30ROtO10endwrite40write40stop(,*)B(*,*)C!goto可实现跳到随意前面或后面的行代码处，但用多了破坏3、 SE1.ECTCASE类似FC的switch语句selectcase（变量）case（数值1）!比如CaSe（1:5）代表K=变量=5会执行该模块!case（1,3,5）代表变量等于1或3或5会执行该模块case（数值2）!括号中数值只能是integer,character或IOgiCal型常域.不是
14、real型casedefaultendcase4、 PAUSE,CONTINUEPaUSe暂停程序执行，按。ntcr可接若执行continue貌似没什么用处，可用作封装程序的标记五、循环1、DOdoCoUnter:初值，终值，增/减St!counter的值从初值到终值按增/减圻变化，！counter每取一个值对应着一次循环.增/减量不写则默认为1！循环主体也没有必要用0enddoFortran77中不是用enddo来终止，而是卜面这样子：do循环最终行的行代码CoUntCr=初值，终值，增/减5t行代码！这是do的最终一行2、DOWHI1.EdoWhiIe（逻辑运算）enddo类似于C中的Wh
15、ile(逻辑运算)(。一起先那个计算圆柱表面枳的程序中，应当也算是这一类。不过它是通过内部的if语句来限制循环。看来也是可以的，不过在这本书上没看到这样写。其实应当也可以归于下面这种.3、没看到和C里面的do(while(逻辑运算);相对应的循环语句,不过可以这样，保证至少做一次循环：dowhile(.ture.)if(逻辑运算)exit!exit就好比C里面的brcakC里的ContinUe在Fortran里是Cycleenddo4、Fortran个特色：带署名的循环可以这样，不易出错：outer:doi=l,3inner:doj=l,3enddoinnerenddoouter还可以这样，很
16、便利：loop1:doi=l,3loop2:doj=l,3if(i=3)exit100pl!exit终止整个循环100Plif(j=2)cycleloop2!cycle跳出100P2的本次循环,进行100P2的次循环write(*,*)i,jenddoloop2enddolpl还有一些循环主要用Fortran中的数组运算为FOrtran特有，很好用.六、数组1、数组的声明和C不同的是，FOrtran中的数组元素的索引值写在()内，口高雄的也只用个()，如下integera(5)!声明一个整型一维数组real:b(3,6)!声明一个实型二维数组类型可以是integer,real,characte
17、r,IOgiCal或type。最高可以到7维。数组大小必需为常数。但是和C语言不同，Fortran也有方法运用大小可变的数组，方法如下：integer,allocatable:a(:)!声明大小可变经过某个途径得知所需数组大小SiZe之后，用下面的语句：allocate(a(size)!配置内存空间之后该数组和通过般方法声明的数组完全相同。及C不同，Fortran索引值默认为从1起先,而且可以在声明时变更该规则:integera(-3:1)!索引值为-3,-2,-1.0,1integerb(2:3,T:3)!b(2-3,T3)为可运用的元素2、数组在内存中的存放和C不同，Fortran中的数组
18、比如a(2,2)在内存中存放依次为a(l,l),a(2,1),a(l,2),a(2,2)。原则是先放低维的元素，再放高维的元素.此规则称为ColUmnmajor。3、赋初值(1)最一般的做法：integera(5)dataa/1,2,3,4,5/或integer:a(5)=(/1,2,3,415/)若integer:a(5)=5,则5个元素均为5对于integer:a(2,2)=(/1,2,3,4/)依据数组元素在内存中存放的方式，等价于赋值a(l,1)=1,a(2,1)=2,a(l,2)=3,a(2,2)=4(2)利用FOrtran的特色：隐含式循环。看例子就明白/integera(5)in
19、tegeridata(a(i),i=2,4)/2,3,4/!(a(i),i=2,4)表示i从2到4循环，增量为默认值I还可以这样：integeriinteger:a(5)=(/1,(2,i=2,4),5/)!五个元素分别赋值为1,2,2,2,5integer:b(5)=(i,i=i,5/)!五个元素分别赋值为1,2,3,4,5还可以嵌套data(a(i,j),i=l,2),j=l,2)=/1,2,3,4/!a(l,1)=1,1(2,1)=2,a(l,2)=3,a(2,2)=44、操作整个数组设a,b为相同类型、维数和大小的数组a=5!全部元素赋值为5a=(1.2,3)!这里假设a为一维,a(l
20、)=l,a(2)=2,a(3)=3a=b!对应元素赋值，要求a,b,c维数和大小相同，下同a=b+c!内部函数都可以这样用a=b-ca-b*ca=bca=sin(b)a为一维数组a(3:5)=(/3,4,5/)a(l:5:2)=3a(3:)=5a(l:3)=b(4:6)a(:)=b(:,2)5、操作部分数组元素!a(3)=3,a(4)=4,a(5)=5!a(l)=3,a(3)=3,a(5)=3!a(3)以及之后的全部元素赋值为5!类似这种的要求左右数组元素个数相同!a(l)=b(l,2),a(2)=b(2,2),以此类推6、 WHEREWhere形式上类似于if,但只用于设置数组。设有两个同样
21、类型、维数和大小的数组a,b34nwhere(a3)b=a!a中小于3的元素赋值给b对应位置的元素endwhere再如：where(a(1:3)/=0)c=a!略去了。ndwhere,因为只跟了一行Where可嵌套，也!可类似do循环有署名标黑。7、 FORA1.1.有点像C中的for循环：forall(tripletl,triplet2,triplet31mask)其中triplet形如i=2：6：2,表示循环，最终一个数字省略则增量为1例如：forall(i=l:5,j=l:5,a(i,j)10)a(i.j)=lendforall又如：foralKi=I:5,j=l:5,a(i,j)=0)
22、a(i,j)=la(i,j)forall也可以嵌套运用，好比C中for循环的嵌套。七、函数FOrtran中函数分两类：子程序(SUbrOUtine)和自定义函数(function)。自定义函数本桢上就是数学上的函数，般要传递自变量给自定义函数，返回函数值。子程序不忖定是这样，可以没有返回值.传递参数耍留意类型的对应，这跟C是一样的。1、子程序日的：把某一段常常运用的有特定功能的程序独立出来，可以便利调用。习惯上一般都把子程序放在主程序结束之后。形式：subroutinename(parameter1,paramcter2)!给子程序起一个有意义的名字。可以传递参数,这样可以有返回值“括号内也可
23、以空若，代表不传递参数。implicitnoneinteger:parameter1,paramoter2!须要定义,下接收参数的类型。！接下来的程序编写跟主程序没有任何差别。mrelurn!跟C不同，这里表示子程序执行后回到调用它的地方接着执行下面的程序。不肯定!放在最终。可以放在子程序的其他位置，作用相同：子程序中return之后的部分不再执行。endsubroutinename调用：运用Call吩咐干脆运用，不须要声明。在调用处写:callsubroutinename(parmeterl,ptameter2)留意点：a.子程序之间也可相互调用.干脆调用就是了，像在主程序中调用子程序一样.
24、b.传递参数的原理和C中不同。Fortran里是传址调用(Callbyaddress/reference)就是传递时用的参数和子程序中接收时用的参数运用同一个地址，尽管命名可以不同。这样假如了程序的执行改变子程序中接收参数的值，所传递的参数也相应发生变更。c子程序各自内部定义的变量具有独立性，类似于C.各自的行代码也具有独立性。因此各个子程序和主程序中有相同的变量名、行代码号，并不会相互影响。2、自定义函数和子程序的明显不同在于：须要在主程序中声明之后才能运用。调用方式也有差别。另外依据惯例调用函数不去变更自变量的值。假如要变更传递参数的值，习惯上用子程序来做。声明方式：real,extern
25、al:function_name一般自定义函数也是放在主程序之后。形式：functionfunction_name(parameter1,paramcter2)implicitnonereal:PilrameIer1,PHrameIer2!声明函数参数类型，这是必需的real:!functionname!声明函数返回值类型，这是必需的functionn三e=.!返回值的表达式returnend也可以这样干脆声明返回值类型，简洁些：realfunctionfunctionname(parameter1,parameter2)implicitnonereal:parameter1,Paramete
26、r2!这个还是必需的function_namc=.！返回值表达式returnend调用：functionname(parameter1,parametcr2)不须要cal吩亚臼定义函数可以相互调用。调用时也须要事先声明。总之，调用自定义函数前须要做声明，调用子程序则不须要。3、关于函数中的变量(1)留意类型的对应。FOrtran中甚至可以传递数值常量，但只有跟函数定义的参数类型对应才会得到想要的结果。如CallShOWReaI(1.0)就必需用1.0而不是1.(2)传递数组参数，也跟C一样是传地址,不过不肯定是数组首地址，而可以是数组某个指定元素的地址。比如有数组a(5),调用callfunc
27、tion则传递a的地址,调用callfunction(a)则传递a(3)的地址。(3)多维数组作为函数参数，跟C相反的是,最终维的大小可以不写，其他维大小必需写。这决定于FOrtran中数组元素columnmajor的存放方式.(4)在函数中，假如数组是接收用的参数，则在声明时可以用变量赋值它的大小，甚至可以不指定大小。例如：subroutineArray(num,size)implicitnoneinteger:SiZeintegernum(size)!可以定义一个数组，其大小是通过传递过来的参数确定的。这个很好用returnend(5)Save吩咐：将函数中的变量值在调用之后保留下来，下次
28、调用此函数时该变量的值就是上次保留的值。只要在定义时加上SHVe就行：integer,save:a=l(6)传递函数(包括自定义函数、库函数、子程序都是可以的).类似FC中的函数指针须要在主程序和调用函数的函数中都声明作为参数传递的函数。如real,external:function!自定义函数real,intrinsic:sin!库函数externalsub!子程序(7)函数运用接口(interface)：一段程序模块。以卜状况必需:a.函数返回值为数组b指定参数位用来传递参数时c.所调用的函数参数个数不固定d.输入指标参数时e.函数返回值为指针时。详细用法结合例子简洁看懂.例子都很长.看书
29、吧4、全局变量功能就不用说了。原理：依据声明时的相对位置关系而取用，不同及C中依据变蛾名运用。假如在主程序中定义:integer:a,bcommona,b!就是这样定义全局变成的在子程序或自定义函数中定义：integer:c,dcommoncld则a和C共用相同内存，b和d共用相同内存.全局变量太多时会很麻烦。可以把它们人为归类，只需在定义时在common后面加上区间名.如common/groupel/a,commongroup2b0这样运用时就不必把全部全局变量都列出来了，再声明co三on/groupel/c就可以用a、C全局变向:了。可以运用blockdala程序模块。在主程序和函数中不能
30、干脆运用前面提到的data吩咐给全局变量赋初值。可以给它们各自赋初值：假如要运用data吩咐必须要这样:blockdatanameimplicitnoneintegera,b,creald,ecommonabccommon/group1/d,edatau,b,c,1,e/1,2,3,4.0,5.0/endblockdataname5%ModuleModule不是函数。它用于封装程序模块,殷是把具仃相关功能的函数及变星:封装在一起。用法很简洁，但能供应许多便利，使程序变得简洁，比如运用全局变量不必每次都声明一长串，写在Module里调用就行了。Module一般写在主程序起先之前。形式：modul
31、emodule_nameendmodulemodule_name运用：在生程序或函数中运用时，须要在声明之前先写上,行：usemodulename37m。Module中有函数时必需在contains吩咐之后（即在某行写上contains然后下面起先写函数，多全部函数都写在这个CentainS之后）并且module中定义过的变量在module里的函数中可以干脆运用，函数之间也可以干脆相互调用，连module中的自定义函数在被调用时也不用先声明的。6、include放在须要的任何地方，插入另外的文件（必需在同一书目下）.如:includefuncion.f90八、文件I、文本文件Fortran里有
32、两种读取文件的方式，对应于两种文件依次读取：用于文本文件干脆读取：用于二进制文件这里只摘录关于文本文件的读取。般模式如下。character(len=20):*in.txt*,*out.txt*!文件名logicalaliveinteger:!10,20是给文件编的号，除I,2,5,6的正整数都可，因为2、6是默认的输出位置(屏暮),1、5是默认的输入位置(键盘)integer:errorreal:in,out!下面这一段用于确认指定名字的文件是否存在inquire(,exist=alive)!假如存在,alive赋值为0if(.NOT.alive)thenwrite(*,*)trirn(),
33、does11,tCXiSt.!trim用于,删去中字符串!后面的StOP多余空格，输出时好看些endifopen(unit=,StatUS=old)open(unit=,SIatUS=new)!unil指定输入/输出的位置，打开已有文件肯定要用SlalUS=old：打开新文件用statusAM-new；!不指定StatUs,则默认StatUS=unknown”,覆盖已有文件或打开新文件read(unit=,frat=100,iostat=error)in!eor=0表示正确读入数据。100format(IX,F6.3)!按肯定格式输入输出，格式可以另外写并指定行代码，也可以干脆写在read/H
34、TiIe中write(unit=,*(1X,F6.3)*)outclose()close()!1X代表一个空格。F6.3代表real型数据用占6个字符(含小数点)，其中小数点后三位。!常用的还有13,用于整型数据，共占三个字符：A8,字符型，占8个字符。换行用/二进制文件的读取有所不同。不再列举。2、内部文件另一个很好用的读写功能是内部文件(inlenalfile).看看这个例子就明白了。integer:a=l,b=2CharaCter(Ien=20):stringwrite(uniI=String1fnl=*(I2,+,12,=,I2)*)a1b,a+bwrite(*,*)string则结果输出1+2=3。反过来也是可以的：integeraCharaCter(Ien=20):Slring=123read(string,*)awrite(*,*)a则输出123!全文结束
