Fortran/基础

Fortran
Fortran 入门

简介

Fortran 程序由主程序和模块组成，每个程序都包含子程序和函数.

程序运行时应该执行的代码应该放在 program 块中，如下所示

program name_of_program
  ! <variable declarations> ...
  ! <program statements> ...
end program

缩进不是必需的，但建议使用。程序名称必须以字母开头，并且可以包含字母、数字和 _ (下划线) 字符。每个语句以行尾结束。

自由格式和固定格式

Fortran 77 语法要求您在任何命令之前留出 6 个空格。这 6 个空格源自 Fortran 的穿孔卡片版本。在第一个 6 个空格之后，您可以在需要时添加额外的空格进行缩进。

但是，总行宽最多为 72 个字符（包括前 6 个空格）。如果您需要额外空间，您可以在第 6 列放置任何字符（某些编译器除 0 外）；这称为“续行字符”。使用穿孔卡片时，这意味着您可以在第二张卡片上继续该行。

C2345678...
      PRINT *,"This is a really....
     *...long line.

在某些编译器中，您可以通过指定“自由格式”而不是“固定格式”模式来关闭 6 个空格规则，并关闭固定长度行。如果您使用 GNU Fortran 编译器 (gfortran)，则在编译时可以使用 -ffree-form 命令行选项以达到相同目的。

注释

在行中包含一个感叹号 ! 会使该行剩余部分成为注释，如下所示

 a = b ! this is a comment
 c = d ! this!! is also a comment

在固定格式模式下，您还可以通过在第一列放置一个 * 或 c 来将整行标记为注释。

变量

请参阅变量

变量有很多不同的类型和选项，但现在我们只关注基础知识。

real       :: a  ! Decimal number.
integer    :: b  ! Whole number.
character  :: c  ! Single character.

建议在变量声明之前使用 implicit none 语句，以通过强制显式声明每个程序变量来避免输入错误。

数学运算符

请参阅数学

加、减、乘、除

  +
  -
  *
  /

赋值

求幂（2**4 是 2 的 4 次方 = 16）

**

数学运算符具有特定的优先级顺序

** [求幂] 始终排在第一位，它是从右到左关联的。即 2**3**2 = 512，而不是 64

接下来是 * [乘法] 和 / [除法]，它们是从左到右关联的，即 1.0/1.0/2.0*6.0 = ((1.0/1.0)/2.0)*6.0 = 3.0，而不是 12.0。

接下来是 + [加法] 和 - [减法]，它们也是从左到右关联的，因此 x-y+z = (x-y)+z = x+(-y)+z。

最后是 = [赋值]。

内在函数

Fortran 有许多在数值工作中很有用的函数，例如 sin、exp 和 log。函数的参数必须具有正确的类型，并且必须用括号括起来

x = sin(3.14159) ! Sets x equal to sin(pi), which is zero.

Fortran 的内在数学函数是 elemental，这意味着它们可以将数组和标量作为参数，并返回与参数形状相同的标量或数组

real :: x(2), pi=3.14159
x = sin([pi, pi/2])

上面的程序片段将数组 x 的两个元素 x(1) 和 x(2) 分别设置为 sin(pi) 和 sin(pi/2)。

比较和逻辑运算符

在 if 语句和其他一些地方，您可以对关系运算符 =、<、>、≤、≥ 和 ≠ 分别编码为 .eq.、.lt.、.gt.、.le.、.de. 和 .ne.。另一种写这些运算符的方法是：==、<、>、<=、>= 和 /=。

您还可以使用逻辑运算符 .and.、.or. 和 .not.，以及逻辑常量 .true. 和 .false.。在组合这些项目时，不要重复使用点。例如，a .and. .not. b 等价于 a.and.not.b，但不是 a.and..not.b。

WRITE 语句

请参阅输入和输出

write (*,*) "Hello World", variablename, "More text", anothervariable

(*,*) 表示使用默认输出和默认选项，通常打印到屏幕。引号内的内容按代码中的样子打印，变量的值也会打印。对象必须用逗号分隔，write 语句默认情况下会自动结束行。

完整的正式语法为

write (unit=unit_num, FMT=fmt_label, err=label) "Hello World", variablename, "More text", anothervariable

请注意，某些版本的 Fortran 不允许使用双引号，并且需要单引号。封闭的单引号可以用重复表示。例如，'don''t'。

WRITE 或 READ 的第一个括号参数是单元号。单元号与输入或输出流相关联，关联方式由操作系统确定。在非常旧的系统中，单元号是设备地址。在 IBM JCL 系统中，单元号和文件之间的关联通过 JCL DD 语句完成。在其他版本中，有一些语句将文件和单元关联起来。UNIT= 标记可以省略。如果单元号使用星号，则所涉及的 I/O 是标准输入通道或标准输出通道。

WRITE 或 READ 的第二个带括号的参数是记录号。请注意，此参数（如果存在）与单元号之间用单引号隔开。如果存在，此变量定义要从中读取或写入的记录号。例如，

record_number = 5
write (2, record_number) x, y, z

将 x、y 和 z 以打包的机器特定格式写入记录号 5。当然，请注意，这种用法要求您的操作系统或 Fortran 编译器知道构成记录的内容。在字节组织的文件中，上面的代码将从文件的字节号 5 开始写入 x、y 和 z。

WRITE 或 READ 的第三个带括号的参数是格式号。如果此第三个参数作为星号存在，如上所示，则格式为显而易见的默认值。如果您希望使用 FORMAT 语句来格式化输入或输出，则包含 FORMAT 语句的语句号。例如

write (7,1) 'Hello, world!', i, 'More text', x
1 format (A,I,A,F)

请注意，format 语句不能作为内联语句执行。它仅在 read 或 write 引用它的地方使用。fmt= 标记可以省略。整个参数也可以省略。但是，如果省略格式参数，则 I/O 将以非格式化方式执行，使用机器特定的打包数据。

write 或 read 的最后一个带括号的参数是错误处理语句标签。例如，如果

write (5,err=2) x, y, z

被编码，这意味着输出将被非格式化到单元 5。如果发生错误，执行将继续在语句 2（前面带有语句标签 2 的语句）处继续。如果发生错误，并且没有 ERR= 参数，则程序将异常终止。因此，ERR= 是其他语言中 catch 的最接近等价物。虽然最后一个参数可以完全省略，但 ERR= 在使用后不能从参数中省略。

示例代码

参见 Fortran 中的更多示例

program nearlyuseless
    implicit none

    real    :: temperature
    integer :: cows

    temperature = 98.6
    cows        = 9
    print *, "There are ", cows, " cows outside."
    print *, "You are probably ", temperature, " right now"
end program

某些版本的 Fortran 或在某些设置中使用格式字符。当使用格式字符时，行的第一个字符决定了行的打印方式。1 表示新页。0 表示在行之前进行 2 次换行（双倍行距）。- 表示在行之前进行 3 次换行（三倍行距）。+ 表示在行之前不进行换行（叠印）。空格表示在行之前进行一次换行（正常打印）。

这是同一个程序的古老形式，使用此形式控制字符

temperature = 98.6
i_cows = 6
write (*,*) ' There are ', i_cows, ' cows outside.'
write (*,*) ' You are probably ', temperature, ' right now.'
end