Fortran 语法备忘录 (高级)

转自：http://zhousicheng.googlepages.com/a_015

混合语言编程  Mixed-Language-Programming

用Fortran调用C++语言的程序

例如一个简单的C++语言程序，求直角三角形斜边长度的达哥拉斯公式：保存为crout.cpp文件。

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// C++ - Routine

#include <iostream.h>

#include <math.h>

extern "C" void pythagoras (float a, float b, float *c)

{

*c = (float) sqrt(a*a+b*b);

}

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注：如果用C语言，则用stdio.h代替iostream.h，并且不需要extern "C"，其余过程类似。

Fortran程序：保存为fmain.f90

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! Demoprogramm:

! Aufrufen einer C-Routine von Fortran aus

! Die C-Routine wird innerhalb eines Modules deklariert

module cproc

interface  ! definierte Schnittstelle

subroutine pythagoras (a, b, res)

!DEC$ ATTRIBUTES C :: pythagoras

!DEC$ ATTRIBUTES REFERENCE :: res

real :: a, b, res

end subroutine

end interface

end module

program fmain

use cproc

implicit none

real :: x, y, z

write(*,*) ' Berechnung der Hypotenusenlaenge eines rechtwickligen Dreiecks'

write(*,*) ' Geben Sie die beiden Seitenlaengen ein, die den rechten Winkel'

write(*,*) ' einschliessen:'

read(*,*) x, y

call pythagoras(x,y,z)

write(*,*) ' Die Laenge der Hypotenuse betraegt: ', z

end program fmain

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Fortran程序中添加的接口程序interface，对调用的C++与Fortran的数据传递进行说明。

接口程序写在Module当中，Fortran程序引用了该Module，就可以使用了。

参考链接：

http://www.math.utah.edu/software/c-with-fortran.html

http://www.chiralcomp.com/support/mixing_f77_c_cpp/mixing_f77_c_cpp.html

http://www.acronymchile.com/fortran_and_cplusplus.html

http://arnholm.org/software/cppf77/cppf77.htm

一个VC++调用Fortran动态链接库的例子：

http://www.vckbase.com/code/viewcode.asp?id=2052

http://zhidao.baidu.com/question/652950.html?fr=qrl3

系统时间日期的子程序

date_and_time([date][,time][,zone][,values])

date     至少8位字符，最左边的8位字符为JJJJMMTT (年月日)

time     至少10位字符，最左边的10位字符为hhmmss.sss (时分秒.毫秒)

zone    至少5位字符，最左边的5位字符为±hhmm (时分) 相对于世界标准时间      values  一维整型数组，长度至少为8，分别为：年，月，日，时区，小时，分，秒，毫秒

例如：

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character(len=10)    :: d,t

integer,dimension(8) :: V

d = ""

call date_and_time(date=d,time=t)

call date_and_time(values=V)

PRINT *, "Date=",d,"Time=",t

PRINT *, V

end

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系统时钟子程序

system_clock ([count] [,count_rate] [,count_max])

count           与计算机型号有关，基于计算机时钟，

count_rate   一秒钟count的增加量

count_max   count的最大值

三个数字均为数字，可以用来计算一个程序运行的时间：秒数=(t1-t0)/Δt

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integer :: n_p_sec, ia, ie; real :: t

call system_clock(count_rate=n_p_sec)!once

call system_clock(count=ia)

DO i=1,10000

j=i

END DO                     ! 被测试d程序块

call system_clock(count=ie)

t = (ie-ia)/real(n_p_sec)

write(unit=*,fmt=*)  "Zeit in Sekunden:",t

end

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(以下程序转自 编程爱好者论坛 — Fortran讨论区 )

1. 如何加大Stack size?

选Project => Settings => Link => Category: Output =>

Stack allocations

Reserve: 这里填新值（默认为1M，若需要10M，则填10000000）

2. 如何用Fortran批量生成文件？

设要生成4000个文件，文件名为AA1-AA4000，如何写循环生成文件,而不用写4000次write命令呢?

用内部文件：

character(len=80) :: filename,form

integer :: i

do i=1,4000

select case (i)

case (1:9)

write(form,'(i1)') i

case (10:99)

write(form,'(i2)') i

case (100:999)

write(form,'(i3)') i

case (1000:9999)

write(form,'(i4)') i

end select

write(filename,*) "AA",trim(form),".TXT"

open(10,file=filename)

write(10,*) i

close(10)

end do

stop

end

3. 如何用Fortran动态生成输出格式？

设有一个数组data(100)，输出时，希望每行输出num个数，而num由用户输入，如何实现？

用内部文件：

character(len=80) :: form

real :: data(100)

integer :: i,num

data = (/ (i,i=1,100) /)/10.0

read(*,*) num

write(form,*) "(",num,"f10.3)"

write(*,form) data

stop

end

将字符串改为大写的子程序

subroutine UpCase (str)

!=========================================

!  change to upper case

!=========================================

character(len=*),intent(in out) :: str

integer(4)                  :: icha,LL,icval

integer(4),parameter        :: diff = ichar('a') - ichar('A')

LL = len_trim(str)

do icha=1,LL

icval = ichar(str(icha:icha))

if (icval>=ichar('a') .and. icval<=ichar('z'))  then

str(icha:icha) = char(icval-diff)

end if

end do

return

end subroutine UpCase

5. 如何用F90/95生成随机数？

注意：

现在计算机产生的随机数都是伪随机数。

random_number(x) 产生一个0到1之间的随机数（x可以是向量），但是每次总是那几个数。

用了random_seed ()后，系统根据日期和时间随机地提供种子，使得随机数更随机了。

program random

implicit none

real :: x

call random_seed ()     ! 系统根据日期和时间随机地提供种子

call random_number (x)  ! 每次的随机数就都不一样了

write(*,*) x

stop

end program random

6. 函数/子程序超载的例子

设要编一个两个变量值互换的子程序swap(a,b)，哑元a,b可能是实型数，整型数，数组，矩阵，字符串，派生类型等等。但是希望只用一个子程序接口swap(a,b)来实现。F90可以用类属接口来实现这种子程序超载：

module Utilities

implicit none

private I_Swap,R_Swap,RVec_Swap,RMat_Swap,Type_Swap

public  :: Swap

interface Swap

module procedure I_Swap,R_Swap,RVec_Swap,RMat_Swap,Type_Swap

end interface

contains

subroutine i_swap (a,b)  ! 整型置换

integer (ikind),intent(in out)  ::  a,b

integer (ikind)                 ::  t

。。。                ! 略

end subroutine i_swap

subroutine r_swap (a,b)  ! 实型置换

real (rkind), intent(in out)    :: a,b

real (rkind)                    :: t

t = a

a = b

b = t

return

end subroutine r_swap

subroutine RVec_swap (a,b)  ! 实型向量置换

real (rkind), intent(in out)    :: a(:),b(:)

integer (ikind)                 :: i

do i=1, size(a)

call R_Swap (a(i),b(i))

end do

return

end subroutine RVec_swap

subroutine RMat_swap (a,b)   ! 实型矩阵置换

。。。                ! 略

end subroutine RMat_swap

subroutine Type_swap (a,b)   ! 派生类型置换

。。。                ! 略

end subroutine Type_swap

end module Utilities

8. 推荐好的代码风格

根据F90子集语言ELF90和F的要求整理（部分）。

“强迫用”的语言特性：

+ F90的自由格式的源代码。

+ implicit none。

+ 子过程的哑元都要有intent属性。

+ 函数子程序的哑元必须指定为intent(in)。

+ 所有子程序和函数都放在模块（module）中，然后引用（use）该模块；或者放在program中。

+ 数组哑元要求是假定形状的，或者有固定的维数和大小。字符哑元要求是假定长度的。

+ 对于recursive function（递归函数）语句，必须有result子句。

+ 在所有派生类型（type）的定义语句中，必须用双冒号分隔符（::）。

+ 主程序要求有program语句。

+ 在程序单元的end语句中要求后跟程序单元的类型和名称。

+ 在end type语句中要求后跟类型的名称。

+ end program前必须有stop语句以表示停止执行。

+ 子过程中必须有return语句，以表示返回。

+ subroutine s( )并且call s( )，即必须有括号。

“不得用”的语言特性：

- allocatable、intent、pointer、save、dimension、parameter和target语句形式。(用属性形式代替。)

- external语句形式。(用显式的接口代替。)

- assign、赋值go to、交错return、continue、entry、和计算go to 语句。

- include文件。(用模块代替。)

- data和block data。(在类型声明语句中进行初始化或赋值。)

- common块。(将全局数据放在模块中，用模块代替。)

- equivalence。(被认为是许多难以查找的编程错误的来源。)

- double precision语句。(用real语句声明双精度的实型数。)

- 语句函数。(用内部函数代替。)

- 专用固有函数。(用类属函数代替。)

- 假定大小数组。(用假定形状数组代替。)

- do n （其中n为语句标号）。(用do和end do代替。)

- 非整数do变量和表达式。

- 同一行上多条语句。

- 逻辑型case表达式。

- 从if块外面分支到end if。

- where语句形式。(用where结构形式。)

- 在open和inquire语句中的blank= 说明符。

- 双字关键词之间要求有空格：in out，go to。不能写为inout，goto。