FORTRAN90第九章 模块.ppt

1、9 模块,9.1 模块的定义 9.2 USE语句 9.3 接口块 9.4 重载和定义操作符 9.5 模块的应用,模块是一种不能直接执行的程序单元,可以包含数据说明和过程,通过USE语句对模块进行引用,可提供数据类型、数据和过程的共享。,9.1 模块的定义,定义的格式 MODULE 模块名 类型说明部分 Contains 内部过程子程序1 内部过程子程序2 内部过程子程序n END MODULE模块名,模块名是全局标识符,必须是唯一的,不能与其它程序单元或本模块内的局部变量同名。 模块如果有内部过程子程序,则子程序必须完全定义在模块内,各模块的书写顺序是任意的。 说明部分可以是类型说明语句、派生

2、类定义、接口块,不能有执行语句或Format语句。,9.1 模块的定义,模块引用是通过Use语句进行的,格式为: Use 模块名,9.2 Use语句,当程序单元引用多个模块时,可能存在名字冲突:两个模块中用到的变量有相同的名字,但却有不同的意义。这时可用更名的方法: Use 模块名,更名表 更名表的格式为:局部名=引用名,局部名=引用名,局部名=引用名,局部名=引用名,Use Beam, Area=Ar,Force=St 引用模块Beam时,通过使用名Area，Force来访问模块中的对象Ar,St。,模块中可以定义许多内部子过程和数据,如果只要使用模块中的部分对象,则可在Use语句中加入On

3、ly选项,格式为: Use 模块名,Only:Only表,9.2 Use语句,Only表的形式: 局部名=引用名,局部名=引用名, 局部名=引用名,Use Beam,Only: Area=Ar,Force 只引用模块Beam的Force和Ar,并用Area来访问模块中的对象Ar, Force 用原名访问。,例如： MODULE MY_MODULE REAL,PARAMETER:PI=3.14159 CONTAINS SUBROUTINE SWAP(X,Y) REAL TEMP,X,Y TEMP=X X=Y Y=TEMP END SUBROUTINE SWAP END MODULE MY_MOD

4、ULE,PROGRAMUSE_MODULE UES MY_MODULE IMPLICIT NONE REAL A,B READ*,A B=PI CALL SWAP(A,B) PRINT*,A,B END,格式: Interface 类属说明 接口体 模块过程说明语句 END Interface,接口块中只能有说明语句,不能有执行语句或FORMAT语句。 类属说明可以是:类属名,或OPERATOR,或ASSIGNMENT(=),分别用于定义类属过程, 定义运算 ,重载赋值运算符。 接口块不允许出现在Block Data程序单元中。,9.3 接口语句,接口块中的语句称接口体。形式为: 过程语句 ！

5、函数语句或子程序语句 过程的说明部分 过程的END语句,用接口块说明模块的内部过程时,必须用模块过程语句加以说明。形式为: Module Procedure 过程名表 过程名表中的各过程必须是其宿主中可见的。用模块过程语句时,接口块中必须含有一个类属说明。,例如： MODULE INTERVAL_ARITHMETIC TYPE INTERVAL REAL LOWER, UPPER END TYPE INTERVAL INTERFACE OPERATOR(+) MODULE PROCEDURE COMB_INTERVALS END INTERFACE CONTAINS FUNCTION COMB

6、_INTERVALS (A,B) TYPE(INTERVAL ) COMB_INTERVALS ,A,B COMB_INTERVALS %LOWER=MIN(A%LOWER ,B%LOWER) COMB_INTERVALS % UPPER =MAX(A%UPPER ,B% UPPER) END FUNCTION COMB_INTERVALS END MODULE INTERVAL_ARITHMETIC,9.3 接口语句,一个接口块中可以有多个接口体。程序单元的接口块中不能含有本程序单元定义的过程的接口体。换言之,过程用接口块或内部过程与宿主联系是两种方式,不能同时并用。,当然可以用接口块代替E

7、XTERNAL语句来说明外部过程或虚过程,此种方法为过程提供了显式的调用接口,提高了程序的可读性。,9.4 超载和定义操作符,类属过程是一种过程,它允许不同类型的实参和同一个虚参结合,使得过程调用更方便。 类属过程的方法是根据实参的不同类型,定义了几个函数或子程序过程,它们属于一类,然后用类属过程接口块给它们另取一个共同的名字(类属名),程序中使用类属名可以调用它们中的任何一个,由编译系统根据实参类型确定究竟是调用哪个过程。使用这些过程的专用名调用也是可以的,但必须注意保持参数类型的一致性。,9.4.1 类属过程,例:整数,实数,点的坐标的交换 module swap_them implici

8、t none TYPE POINT REAL X,Y,Z END TYPE POINT interface swap module procedure swapi,swapr,swapp end interface contains subroutine swapi(a,b) integer a,b,t t=a;a=b;b=t end subroutine swapi,subroutine swapr(a,b) real a,b,t t=a;a=b;b=t end subroutine swapr subroutine swapp(a,b) type(point):a,b,t t=a;a=b;

9、b=t end subroutine swapp end module swap_them,use swap_them real a,b integer c,d type(point):p,q a = 1.1;b=2.2;c=3;d=4 p = point(5,6,7);q=point(8,9,10) print *,a,b,c,d print *,p,q call swap(p,q) !交换点的坐标 call swap(a,b) !交换实数值 call swap(c,d) !交换整数值 print *,a,b,c,d print *,p,q end,9.4 超载和定义操作符,所谓超载(Ove

10、rLoad)也称为重载,在现代面向对象的程序设计中广泛应用。 通常的赋值语句要求赋值号两端的类型是赋值兼容的,可以重载赋值号,对赋值的意义进行重新定义。 重载赋值号的过程有两个参数,第一个属性为INTENT(out),第二个为INTENT(IN),9.4.2 超载赋值号,例:将百分制的成绩用四级记分制表示。 module level interface Assignment(=) ! 重载赋值号 module procedure slevel end interface contains subroutine Slevel(b,a) !赋值的新定义 integer,intent(in):a c

11、haracter(2),intent(out):b Select case(a) case(90:);b = 优; case(75:89);b=良 case(60:74);b=中;case(:59);b=差 End select end subroutine slevel end module level,简单的主程序如下: use level integer a character(2) b print *,请输入百分制成绩 read*,a b=a print (I4,2a),a,分的等级为,b end,9.4 超载和定义操作符,运算符的意义也可以重新定义,这就是所谓重载运算符。 重载固有运

12、算符时,不能引起二义性。例如:对于数值型操作数,不能重载+,-,*,/等运算符。 重载运算符的函数子程序有一个或两个参数,其属性为Intent(in)。例如,-号作为减号时有两个参数,是双目运算符;而作为负号是只有一个参数,是单目运算符。,9.4.3 超载运算符,9.4 超载和定义操作符,例:重载加号运算符,用于矢量加法。 module operate implicit none TYPE POINT REAL X,Y,Z END TYPE POINT interface Operator(+) !双目运算符 module procedure vectp end interface,9.4.3

13、 超载运算符,interface Operator(-) !单目运算符 module procedure vectm end interface interface Operator(-) !双目运算符 module procedure vects end interface contains Function vectm(a)Result(b) type(point),intent(in):a type(point):b b%x = -a%x b%y=-a%y b%z=-a%z end function vectm,Function vectp(p,q)Result(b) type(poin

14、t),intent(in):p,q type(point):b b%x=p%x+q%x; b%y=p%y+q%y b%z=p%z+q%z end function vectp Function vects(p,q)Result(b) type(point),intent(in):p,q type(point):b b%x=p%x-q%x; b%y=p%y-q%y b%z=p%z-q%z; end function vects end module operate,简单的测试主程序： use operate type(point):p,q,s print *,请输入两个点的坐标 read*,p,

15、q s = p+q !矢量相加 print *,p print *,q print *,s Print *,-p !负矢量 Print *,p-q !矢量相减 end,9.4 超载和定义操作符,把某种变换看作是运算,给它定义一种运算符,这就是用户定义的运算符。 用户定义的运算符用一个夹在两个点.之间的字符串表示,这个字符串不能与逻辑常量相同,也不能是固有运算符。其长度不大于31。 定义运算符的函数子程序有一个或两个参数,其属性为Intent(in)。 自定义的双目运算符优先级别低于其他运算符,自定义的单目运算符优先级别高于其他运算符。,9.4.4 用户定义的运算符,例:定义运算符.conj.计

16、算两电阻的并联电阻 module operate implicit none interface Operator(.conj.) module procedure combr end interface contains Function combr(r1,r2)Result(r) real,intent(in):r1,r2 real r r = r1*r2/(r1+r2) end function combr end module operate,简单的测试主程序： use operate real a,b,c print *,请输入两个电阻值 read*,a,b c=a.conj.b p

17、rint (3f8.2), a,b,c end,9.4 超载和定义操作符,重载固有函数的办法与定义类属过程的方法几乎一样,只不过类属名不能由用户自定,而必须与所要重载的固有函数相同。,9.4.5 超载固有函数,例:重载ABS()函数,计算矢量的长度。 module overloadabs implicit none TYPE POINT REAL X,Y,Z END TYPE POINT interface abs module procedure vectabs end interface,contains Function vectabs(p)Result(d) type(point),i

18、ntent(in):p real d d = sqrt(p%x*2+p%y*2+p%z*2) end function vectabs end module overloadabs !主程序如下： use overloadabs type(point):p;real d print *,“请输入点的坐标”;read*,p d = abs(p) print *,p,d END,利用模块的特性和用法,可以实现数据的共享。将所有或部分程序单元用到的数据有组织地放在一些模块中,通过Use语句引用,就可以在相关的程序单元之间传递数据。这是有别于虚实结合方法的一种新方法。必要时,可以用Use语句的Only选项选择过滤共享数据;也可以利用Use语句的变量更名功能避免名字冲突。,9.5 模块的应用,9.5.1 数据共享,将派生类型的定义放在一个模块内,在使用这些派生类型的程序单元中就不必再定义这些派生类型了,通过Use语句引用,可以实现多个程序单元共享这些派生类型。,9.5 模块的应用,9.5.2 公用派生类型,9.5.3 可分配数组的共享,作为数据共享的一个特例,将在多个程序单元中使用的可分配数组的定义放在一个模块内,就实现了可分配数组的共享。,抽象数据类型可以用派生类型来实现,前面定义的派生类型point可以当作矢量来用。关于矢量的运算有:负矢量、矢量加减、矢量长度与方向、点积、叉