Fortran的主要版本与差别

1、、 Fortran 的主要版本及差别按其发展历史，Fortran编译器的版本其实很多。现在在广泛使用的是Fortran 77 和 Fortr an90。Fortran 90 在 Fortran 77 基础上添加了不少使用的功能，并且改良了 77编程 的版面格式， 所以编程时推荐使用 90。鉴于很多现成的程序只有 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 的一些格式上的区别Fortran 77 : 固定格式（fixed format ），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

2、个字符不能写程序代码，可空着，或者15 字符以数字表明行代码（用作格 式化输入 输出等）； 772为程序代码编写区； 73 往后被忽略； （3）太长的话可以续行，所续行的第六个字符必须是 "0" 以外的任何字符Fortran 90 ：自由格式（ free format ）， 扩展名： .f90（ 1）以 "!" 引导注释；（ 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。以下都是讨论 Fortran 90 。3、Fortran的一些特点，和 C的一些不同 其实很多，在下面涉及具体方面时可以看到。这里只是大

3、致提一些。（ 1）不分大小写（ 2）每句末尾不必要写分号（ 3）程序代码命令间的空格没有意义（ 4）不像 C， Fortran 不使用 （ 5）数据类型多出了复数和逻辑判断类型。比如复数类型complex : a ! 声明复数的方法。复数显然方便了科学计算，满足了工程方面 的需求a=（1.0,2.0） ! a=1+i（ 6）多出了乘幂运算（ * ）。乘幂除了整数还可以是实数形式。如开方， 方，a=8.0*（1.0/3.0） 。 （7）数组有一些整体操作的功能；可以方便的对部分元素进行操作 （8）有些情况下可以声明大小待定的数组，很实用的功能4、Fortran 的基本程序结构 先看一看所谓的 &

4、quot;Hello Fortran" 程序。 program main !程序开始， main 是 program 的名字，完全自定义write（*,*） "Hello" !主程序stop !终止程序end programmain !end 用于封装代码，表示代码编写完毕。 中的容可省略，下同。要求再看一段实用一些的程序， 好有点感性认识。 程序用于计算圆柱的表面积， 输入底面 半径和高。其中展示了 Fortran 的一些特色用法。程序摘自维基。其实是一个叫 www.answers.的网上引 用的维基的网页。推荐去看看 ! 能查到不少有意思的东西。program

5、 cylinder ! 给主函数起个名字! Calculate the area of a cylinder.! Declare variables and constants.! constants=pi! variables=radius squared and heightimplicit none ! Require all variables to be explicitly declared这个一般都是要写上的。下面会进一步说明integer : ierrcharacter : ynreal : radius, height, areareal, parameter : pi =

6、3.1415926536 !这是常量的声明方法interactive_loop: do !do 循环， Fortran 中的循环可以加标签，如 d面的 interactive_loop 就是标Prompt the user for radius and height and read them.write (*,*) 'Enter radius and height.' read (*,*,iostat=ierr) radius,height !屏幕输出键盘输入。 isotat 的值用于判断! 输入成功否If radius and height could not be rea

7、d from input, then cycle through the loop.if (ierr /= 0) thenwrite(*,*) 'Error, invalid input.' cycle interactive_loop !cycle end if相当于 C 里的 continue! Compute area. The * means "raise to a power." area = 2 * pi * (radius*2 + radius*height) !便! Write the input variables (radius, hei

8、ght)! and output (area) to the screen.write (*,'(1x,a7,f6.2,5x,a7,f6.2,5x,a5,f6.2)') & !"&" 这里指数运算比 C 方表示续行。还显示了格式化输出'radius=',radius,'height=',height,'area=',areayn = ' 'yn_loop: do! 嵌的另一个 do 循环write(*,*) 'Perform another calculation? yn

9、' read(*,'(a1)') ynif (yn='y' .or. yn='Y') exit yn_loopif (yn='n' .or. yn='N' .or. yn=' ') exit interactive_loop end do yn_loop ! 结束嵌 do 循环end do interactive_loop end program cylinderFortran 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

10、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如果声明成 integer: a ，则默认为长整型。!":" 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须有； 其 他情况可 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 kind=8real(kind=8) : a=3.0还有指数的形式，如1E10为单精度

11、，1D10为双精度( 3) complex 单精度和双精度complex(kind=4) b( 4) charactercharacter(len=10) c !len为最大长度( 5) logicallogical*2 : d=.ture. ( 等价于 logical(2):d=.ture.)6)自定义类型 type ：类似于 C 中的 structFortran 77中给变量赋初值常用DATA命令，可同时给多个变量赋初值 data a,b,string /1, 2.0, 'fortran'/照默认的规定，以 i,j,k,l,m,n需在程序声明与C不同的是，Fortran中变

12、量不声明也能使用,即有默认类型(跟implicit 命 令有关)。按开头的变量被定义为 integer, 其余为 real 。取消该设置部分之前 加 implicit none 。国伦建议一般都使用该语句。 另一点关于声明的不同是 Fortran 有"等价声明 "： integer a,b equivalence(a,b) 使得a,b使用同一块存。这样可以节省存；有时可精简代码。如：equivalence(很 长名字的变量比如三维数组的某个元素，a)，之后使用a来编写程序就简洁多了2、基本输入输出输入： read(*,*) a!输出： write(*,*) "te

13、xt" !从键盘读入在屏幕上输出。 Fortran 77 用 ' text' 。 Fortran 90!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 默认格式输四、流程控制1、运算符用法用法（1）逻辑运算符= /= > >= < <=!Fortra

14、n 90.EQ. .NE. .GT. .GE. .LT. .LE. !Fortran 77（2）涉及相互关系的集合运算符.AND. .OR. .NOT. .EQV. .NEQV.!仅.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）LEQV.:当两边逻辑运算值相同时为真，.NEQV.:当两边逻辑运算值不同时为 真2、IF（1） 基本 : if（ 逻辑判断式 ） thenend if如果 then 后面只有一句，可写为if（逻辑判断式） ！then 和end if可省略（2） 多重判断:if（ 逻辑判断式 ） then else if else if else

15、end if（3）嵌套：if（ 逻辑判断式 ） thenif（ 逻辑判断式 ） thenif（ 逻辑判断式 ） thenelse if（逻辑判断式 ） thenelseend if !没必要跟C语句多时用 了，因为有end ifend ifend if(4) 算术判断： program example implicit none real c write (*,*) "input a number" read (*,*) cif(c) 10,20,30 !10,20和30为行代码，根据c小于/等于/大于0,执行10/20/30 行的程 序10 write (*,*) &qu

16、ot;A"goto 40 !goto 可实现跳到任意前面或后面的行代码处，但用多了破坏 程序结构20 write (*,*) "B"goto 4030 write (*,*) "C"goto 4040 stopend3、SELECT CASE 类似于 C 的 switch 语句 select case（ 变量 ）case （数值1） !比如case（1:5）代表1<=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lo

17、gical 型常量，不 能 是 real 型case default end case4、PAUSE, CONTINUEpause暂停程序执行，按 enter可继续执行continue 貌似没什么用处，可用作封装程序的标志五、循环1、DOdo counter= 初值, 终值, 增/减量 !counter 的值从初值到终值按增 /减量变化， !co unter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 end doFortran 77 中不是用 end do 来终止，而是下面这样子： do 循环最后一行的行代码 counter= 初值, 终值, 增/减量行代码 !

18、 这是do的最后一行2、DO WHILE do while（ 逻辑运算）end do类似于C中的while（逻辑运算）。一开始那个计算圆柱表面积的程序中，应该也算是这一类。不过它是通过部的 if 语句来 控制循 环。看来也是可以的，不过在这本书上没看到这样写。其实应该也可以归于下面 这种。3、没看到和C里面的dowhile（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：if( 逻辑运算) exit !exit 里是 cydo while（.ture.）就好比C里面的break °C里的continue在Fortran cle end do4、Fortran 的一个

19、特色：带署名的循环 可以这样，不易出错：outer: do i=1,3inner: do j=1,3end do inner end do outer还可以这样，很方便：loop 1: do i=1,3loop2: do j=1,3终止整个循环 loop1跳出 loop2 的本次循环，进行 loop2 的if(i=3) exit loop1 !exitif(j=2) cycle loop2 !cycle一次循环 write(*,*) i,j end do loop2 end do loop1还有一些循环主要用于 Fortran 中的数组运算，为 Fortran 特有，很实用六、数组1、数组的声

20、明和C不同的是，Fortran中的数组元素的索引值写在()，且高维的也只用一个 ()，如下integer a(5) ! real : b(3,6) !声明一个整型一维数组声明一个实型二维数组类型可以是 integer, real, character, logical或 type 。最高可以到 7 维。数组大小必须为常数。但是和C语言不同，Fortran也有办法使用大小可变的数 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) ! 配置存空间 之后该数组和通过一般

21、方法声明的数组完全相同。与C不同，Fortran索引值默认为从1开始，而且可以在声明时改变该规则: integer a(-3:1) ! 索引值为-3， -2， -1， 0， 1 integer b(2:3,-1:3) !b(23,-13)为可使用的元素2、数组在存中的存放和C不同，Fortran中的数组比如a(2,2)在存中存放顺序为 a(1,1),a(2,1),a(1,2),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 column major 3、赋初值(1)最普通的做法：integer a(5)data a /1,2,3,4,5/或 integer : a(5)=(/

22、1,2,3,4,5/)若 integer : a(5)=5 ，则 5 个元素均为 5 对于 integer : a(2,2)=(/1,2,3,4/) 根据数组元素在存中存放的方式，等价于赋值 a(1,1)=1,a(2,1)=2,a(1,2)=3,a(2,2)=4( 2)利用 Fortran 的特色：隐含式循环 integer a(5) integer i data (a(i),i=2,4)/2,3,4/ !(a(i),i=2,4) 认值 1看例子就明白了。表示 i 从 2到 4循环，增量为默还可以这样：integer i五个元素分别赋值为 1，2，2，2，5五个元素分别赋值为 1，2，3，4，

23、integer : a(5)=(/1,(2,i=2,4),5/)integer : b(5)=(/i, i=1,5/) !5还可以嵌套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)=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 ! a=(/1,2,3/) ! a=b !所有元素赋值为 5这里假设 a 为一维， a(1)=1,a(2)=2,a(3)=3 对应元素赋值，要求 a,b,c 维数和大小相同，下同a=b+c a=b-c a=b*ca=b/ca=sin(b) !部函数都可

24、以这样用5、操作部分数组元素a 为一维数组a(3:5)=(/3,4,5/) !a(3)=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赋值为 5 a(1:3)=b(4:6) ! 类似于这种的要求左右数组元素个数相同 a(:)=b(:,2) !a(1)=b(1,2),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。设有两个同样类型、维数和大小 的数组 a,b 34m where(a<3)b=a !a中小于 3 的元素赋值给 b 对应位置的元素en

25、d where再如： where(a(1:3)/=0) c=a !略去了 end where, 因为只跟了一行 where 可嵌 套，也可类似 do 循环有署名标签7、FORALL有点像 C 中的 for 循环：forall(triplet1,triplet2 ,triplet3,mask)其中 triplet 形如 i=2 ：6：2，表示循环，最后一个数字省略则增量为1例如：forall(i=1:5,j=1:5,a(i,j)<10)a(i,j)=1end forall又如： forall(i=1:5,j=1:5,a(i,j)/=0) a(i,j)=1/a(i,j)forall也可以嵌套

26、使用，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 质上就是数学上的函数，一般要传递自变量给自定义函数， 返回函数值。子程序不一定是 这样，可 以没有返回值。传递参数要注意类型的对应，这跟 C是一样的 1、子程序 目的：把某一段经常使用的有特定功能的程序独立出来，可以方便调用。 习惯上一般都把子程序放在主程序结束之后。形式：subroutine name (parameter1, parameter2)! 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。括号也可 以 空着，代表

27、不传递参数。implicit noneinteger: parameter1, parameter2 !需要定义一下接收参数的类型。!接下来的程序编写跟主程序没有任何差别mreturn !跟C不同，这里表示子程序执行后回到调用它的地方继续执行下面的 程序。不一定! 放在最后。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。end subroutine name 调用：使用 call 命令直接使用，不需要声明。在调用处写： call subroutine name(parameter1,parameter2)、I 、+:注意点：a. 子程序之间也可相互调用。直接

28、调用就是了，像在主程序中调用子程序一样b. 传递参数的原理和 C 中不同。 Fortran 里是传址调用 (call by address/reference) ，就是 传递时用的参数和子程序中接收时用的参数使用同一个地址， 尽管命名可以不同。 这样如 果子程序 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化。c. 子程序各自部定义的变量具有独立性，类似于Co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：需要在主程序中声明之后才能使用。调用方式也有差 别。另外按照惯例调用函数不去改变自变量的

29、值。如果要改变传递参数的值，习惯上用子程序来做 声明方式： real, external : function_name般自定义函数也是放在主程序之后。形式：function function_name(parameter1, parameter2)implicit nonereal: parameter1, parameter2 !声明函数参数类型，这是必需的real:function_name !声明函数返回值类型，这是必需的function_n ame=.! 返回值的表达式 returnend也可以这样直接声明返回值类型，简洁些：real function function_name(p

30、arameter1, parameter2) implicit nonereal: parameter1, parameter2 ! 这个还是必需的function_n ame=.! 返回值表达式 returnend调用： function_name(parameter1,parameter2)不需要 call 命令。 自定义函数可以相互调用。调用时也需要事先声明。 总之，调用自定义函数前需要做声明，调用子程序则不需要3、关于函数中的变量( 1)注意类型的对应。 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 call ShowReal(1.0

31、) 就必须用 1.0 而不是 1。( 2)传递数组参数，也跟 C 一样是传地址，不过不一定是数组首地址，而可以 是数组某个的地址。比如有数组 a(5) ，调用 call function(a) 则传递 a(1) 的地址，调用 callfunctio n(a(3) 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，最后一维的大小可以不写，其他维大小必须 写。这决定于 Fortran 中数组元素 column major 的存放方式。(4) 在函数中，如果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：subroutine Array（nu

32、m,size）implicit noneinteger: sizeinteger num（size） ! 可以定义一个数组， 其大小是通过传递过来的参数决定的 这个很实用returnend（5）save 命令：将函数中的变量值在调用之后保留下来，下次调用此函数时该 变量的值就 是上次保 留的值。只要在定义时加上 save 就行： integer, save : a=1（6）传递函数（包括自定义函数、库函数、子程序都是可以的）。类似于C 中的函数指针需要在 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, int

33、rinsic : sin ! 库函数 external sub ! 子程序 （ 7）函数使用接口（ interface ）：一段程序模块。以下情况必需：a. 函数返回值为数组b. 指定参数位置来传递参数时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。 具体用法结合例子容易看懂。例子都很长。看书吧。4、全局变量 功能就不用说了。 原理：根据声明时的相对位置关系而取用， 不同与 C 中根据变 量名使用。如果在主程序中定义： integer : a,bcommon a,b ! 就是这样定义全局变量的 在子程序或自定义函数中定义： integer : c,d commo

34、n c,d则 a 和 c 共用相同存， b 和 d 共用相同存。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comm o后面加上区间名 。如common /groupe1/ a, common /group2/ b 。这样使用时就不必把所有全局变量 都列出来了，再声明 common /groupe1/ c 就可以用 a、c 全局变量了。可以使用 block data 程序模块。在主程序和函数中不能直接使用前面提到的 data 命令给全局变量赋初值。可以给它们各自赋初值；如果要使用 data 命令必须要这样： block data name implicit none intege

35、r a,b,c real d,e common a b c common /group1/ d,e data a,b,c,d,e /1,2,3,4.0,5.0/ end block data name5、ModuleModule 不是函数。它用于封装程序模块，一般是把具有相关功能的函数及变量封装在一起 。用法很简单，但能提供很多方便， 使程序变得简洁， 比如使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 一般写在主程序开始之前 形式：module module_name end module module_name 使用：在主程序或函数中使用时， 需要在声

36、明之前先写上一行： use module_name37m。Module 中有函数时必须在 contains 命令之后（即在某一行写上 contains 然后 下面开始写 函数，多所有函数都写在这个 contains 之后）。并且 module 中定义过的变量在 module 里的 函数中可以直接使用，函数之间也可以直接相互调用，连 module 中的自定义函数在被调 用时也不用 先声明的。6、include 放在需要的任何地方，插入另外的文件 （ 必须在同一目录下 ）。如： include 'funcion.f90'八、文件1、文本文件Fortran 里有两种读取文件的方式，对应于两种文件 顺序读取：用于文本文件直接读取：用于二进制文件 这里只摘录关于文本文件的读取。一般模式如下。 character(len=20):filenamein="in.txt", filenameout="out.txt" ! 文件 名logic