fortran课件 第7章_2_11.ppt

1、第七章 函 数,7 函数,程序代码中需要重复的某个功能和重复使用某一段程序代码时，可用函数。 “函数”包括：自定义函数(function) 和子程序(subroutine) 自定义函数扩充库函数的功能,71 子程序（SUBROUTINE),以subroutine 开头，要取名。以return 返回；end或end subroutine 或end subroutine name结束 用call 来调用 主程序不一定要放在最开头，书写顺序可任意 子程序独立地拥有属于自己的变量声明；主程序和子程序中声明的变量各不相干 子程序拥有独立的行代码(format 等用） 互相之间传递参数,72 自定义函数（

2、FUNCTION),与子程序的不同： 1）会返回一个数值，并对储存返回值的函数名要有类型声明; 2）调用时不用call，但调用前要对自定义函数名声明；,73 全局变量（COMMON),定义一块共享的内存空间，不同的程序单元之间（函数之间，函数与主程序之间），声明的变量使用相同的内存位置，以传递数据。 FORTRAN 77使用 两种：1）无名公用区；2）有名公用区 各程序单元COMMON中的变量类型必须按位置一一对应 用Block data 模块赋初值,74函数中的变量,函数中的变量（不含所输入的参数）是独立的（局部变量），其生存时间，仅在子程序被调用期间。 声明中用SAVE，可保证程序整个执行

3、过程中，始终保留其内存空间，上一设置的内容有记忆。 传递参数的注意事项: 函数或子程序的虚参数，在调用前不配置内存，只是形式。调用时，与实参按地址结合。退出子程序时，虚参又变得无定义。 一) 类型匹配 传递的参量要求类型匹配，可以直接传递常数，常量的类型也要匹配,二) 数组参数 1）传递数组参数实际上传递的是数组元素的内存地址 函数所接受到的数组参数，都在函数执行前已经配置好一块连续的内存空间，函数中的声明只是定义如何去使用它们，可以使用其中一部分；把一维变成二维；改变坐标范围等。 2）函数数组参数传递时，虚参数组不要超过实参数组的范围。编译器不会辨别，但执行会出错. 3) 数组在声明时，要使

4、用常数来确定数组的尺寸，当作为函数的虚参，可用虚参变量来声明数组的尺寸。 4）作为函数虚参的多维数组，最高一维的大小可以不声明，其他维必须声明尺寸。 三）传递函数 传递的参数可以是函数名（function，subroutine) 作实参的函数名要先声明。 函数声明时，intrinsic 表示库函数；external表示自定义的函数。,字符串数组的传递:传递字符串变量时可以不声明长度,不同于数组，不能写为str(8) Str(8:8)传递单个内存空间,多维数组的传递:最高一维的大小可以不声明，其他维必须声明尺寸,不能写成 write(*， *) a,数组声明为：A(L,M,N) A(x,y,z)

5、的内存位置为： 1+(x-1)+(y-1)*L+(z-1)*L*M 未用到最高维,program ch_array implicit none character(len=5) : ch(5) !字符串数组5*5 data ch/12345, bbbbb, ccccc, ddddd, eeeee/ call sub(ch) stop end subroutine sub( B ) implicit none integer i character(len=4) : B(5) write(*,(1X, A) (B(i), i=1,5) return end subroutine,字符串数组的传递

6、,7-4-3 变量的生存周期,函数中的变量（不含所输入的参数）的生存时间，仅在子程序被调用期间。 声明中用SAVE，可保证程序整个执行过程中，始终保留其内存空间，上一设置的内容有记忆。,Fortran 90 Integer， save : counter=1,Visual Fortran 中 都保留函数中变量 ！ 注意初值和赋值的区别,744 传递函数,传递的参数可以是函数名（function，subroutine) 作实参的函数名要先声明。 函数声明时，intrinsic 表示库函数；external表示自定义的函数。,844 传递函数,在函数不作参数传递时External 可省略，库函数不

7、必声明,子程序可作参数, 7-5特殊参数的使用方法,Fortran 90 中：可设置某些参数的属性：为只读或可写等 参数个数可以不定 传递参数的顺序可变,7-5-1 参数的属性,FORTRAN 90用INTENT设置虚参的属性： 类型，INTENT（IN）: 参数变量名 ！参数为只读，不能改变数值，否则编译会出现错误信息 类型，INTENT(OUT): 参数变量名 ！参数在程序中重新设置数值，否则编译会出现警告 类型，INTENT(INOUT): 参数变量名 ！参数可读可写，和没指定一样 Fortran 中，变量作为实参传递出去之后，在调用函数后有可能被改变，以此来限制或提醒。,7-5-2 函

8、数的使用接口（INTERFACE）,INTERFACE是一段程序模块，说明所要调用的函数的参数类型及返回值的类型等。,例：,结构：,Interface ！interface定义开始 Function func_name(n1, n2nm) !开始定义函数 func_name Implicit none Integer ！声明参数n1nm及返回值func_name Real ！的数值类型 End function func_name !定义函数func_name结束 Subroutine sub_name ( ) !定义子程序sub_name Implicit none Integer . ！声

9、明参数的数值类型 Real . End subroutine sub_name . End interface !interface 结束,7-5-2 函数的使用接口（INTERFACE）,调用必须要使用interface的情况： 函数返回值为数组 指定参数位置来传递参数时 所调用的函数的参数数目不固定 输入指针参数时 函数返回值为指针时,7-5-3 不定个数的参数的传递,Fortran 90 中采用optional 命令来声明可省略参数，要用interface作函数的参数定义，或用Module来定义,7-5-4 改变参数的传递位置,Fortran 90中，可以改变参数传递位置，要用inter

10、face声明 subroutine sub(a, b,c) Call sub(b=2, c=3, a=1) 直接代入虚参变量名(已在interface 声明）来传递 子程序接受到的是a=1, b=2, c=3 对于有多个可省略参数的函数，调用时可使用这个办法只传递其中的部分参数,例：,Subroutine sub(a, b, c, d, e, f) implicit none integer, optional: a, b, c, d, e, f end subroutine sub Call sub(b=3, f=5) !只输入b和f的值，其他省略,例：要计算 , 对于A, B,C没有的情况

11、默认为0来计算,7-6 特殊的函数类型,Fortran 90中的函数可以特别指定成 RECURSIVE 递归 PURE ELEMENTAL 这三种特殊类型,并行及数组设置时使用,7-6-1 递归（RECURSIVE）,递归函数除了被其他程序块调用外，可以自己调用自己来执行程序 必要条件： 每次被调用时，递归函数中的局部变量（那些不是传递的参数和SAVE的变量）独立存在，每次被调用会使用不同的内存地址。 用result来设置另一个储存返回值的变量 程序中要设置调用终点，以免无限循环调用,格式 ： Recursive 类型 function func_name( parameters) resul

12、t (ans),Result可以用来在程序代码中使用另外一个名字来设置函数的返回值，根据fortran 90标准,最开始加上recursive才能递归调用,Recursive subroutine ( parameters ),例题， 计算N！ N！=N*(n-1)*(n-2)*2*1=N*(N-1)!,执行： 【ans = n * fact(n-1) 】 n=4 第一次调用：ans=4*fact(n-1) , 调用fact(3) 第二次调用：n=3, ans=3*fact(n-1), 调用fact(2) 第三次调用：n=2, ans=2*fact(n-1), 调用fact(1) 第四次调用：

13、n=1, ans=1, 返回,返回值 Fact(1)=Ans=1 Fact(2)=ans=2*fact(1)=2! Fact(3)=ans=3*fact(2)=3! Fact(4)=ans=4*fact(3)=4!,每次被调用时，递归函数中的局部变量独立存在，每次被调用会使用不同的内存地址。,执行： n=4 第一次调用：count=1, localcount=1, count=2, ans=4*fact(3) 第二次调用：n=3, localcount=2, count=3, ans=3*fact(2) 第三次调用：n=2, localcount=3, count=4, ans=2*fact(

14、1) 第四次调用：n=1, localcount=4 count=5, ans=1, 返回,返回后 N=2, Fact(1)=Ans=1, count=5, localcount=3; N=3, Fact(2)=ans=2*fact(1)=2! Count5，localcount=2; N=4, Fact(3)=ans=3*fact(2)=3! Count=5, localcount=1 主程序： Fact(4)=ans=4*fact(3)=4!,write(6,(I2,th enter, n=,I2) localcount, nans = n * fact(temp) write(6,(I2

15、,th exit, n=,I2, ans=,I5, count=, i3) localcount, n, ans, count,特别注意改变传递参数带来的问题,非递归函数的局部变量可能每次调用放在相同的内存位置,WRITE(6, 100) localcount, n FORMAT(I2,th enter, n=,I2) . Temp=n-1 fact = n * ifact(temp) WRITE(6, 200) localcount, n, fact,从第2次调用开始temp和虚参的n公用地址，在函数中不断的减1,用Subroutine,快速排序法 （Quick Sort）,Until n=1,快速排序法 （Quick Sort）,recursive,分裂到只有一个数时结束,Sort and division: 把第一个数放到某个位置s, 使左边的数据小于a(s)； 右边的数据大于 a(s),排列10个0100的随机数 p.493,应该是：if(E=S) return,递归函数的调用包含递推和回归的两个过程， 执行效率比较低,Now, A(R ) K=A