Fortran用法全面总结

2024-03-02 16:05| 来源: 网络整理| 查看: 265

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一、概述 1、名词解释

Fortran=Formula Translator/Translation，一看就知道有什么特色了：可以把接近数学语言的文本翻译成机械语言。的确，从一开始，IBM设计的时候就是为了方便数值计算和科学数据处理。设计强大的数组操作就是为了实现这一目标。Fortran奠定了高级语言发展的基础。现在Fortran在土木工程和机械领域应用很广。

2、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Fortran90。Fortran 90在Fortran 77基础上添加了不少使用的功能，并且改良了F77编程的版面格式，所以编程时推荐使用F90。鉴于很多现成的程序只有F77版本，有必要知道F77的一些基本常识，至少保证能够看懂F77程序。以下是F77和F90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）每行前六个字符不能写程序代码，可空着，或者1~5字符以数字表明行代码（用作格式化输入出等）；7~72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，开立方 a=4.0**0.5，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"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 [program[main]] !end用于封装代码，表示代码编写完毕。[ ]中的内容可省略，下同。

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，要求输入底面半径。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.com的网上引的维基的网页。推荐去看看!能查到不少有意思的东西。

program 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 height ! 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。 implicit none integer :: ierr character :: yn real :: radius, height, area real, parameter :: pi = 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前面的 !interactive_loop就是标签 ! Prompt the user for radius and height and read them. write (*,*) 'Enter radius and height.' !屏幕输出 read (*,*,iostat=ierr) radius,height !键盘输入。isotat的值用判断输入成功否。 ! If radius and height could not be read from input, then cycle through the loop. if (ierr /= 0) then write(*,*) 'Error, invalid input.' cycle interactive_loop !cycle 相当于C里的continue end if ! Compute area. The ** means "raise to a power." area = 2 * pi * (radius**2 + radius*height) !指数运算比C方便 ! Write the input variables (radius, height) and output (area) to the screen. write (*,'(1x,a7,f6.2,5x,a7,f6.2,5x,a5,f6.2)') & 'radius=',radius,'height=',height,'area=',area yn = ' ' !"&"表示续行。这里还显示了格式化输出 yn_loop: do !内嵌的另一个do循环 write(*,*) 'Perform another calculation? y[n]' read(*,'(a1)') yn if (yn=='y' .or. yn=='Y') exit yn_loop if (yn=='n' .or. yn=='N' .or. yn==' ') exit interactive_loop end do yn_loop !结束内嵌do循环 end do interactive_loop end program cylinder

Fortran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。

二、数据类型及基本输入输出 1、数据类型，声明及赋初值

（1）integer：短整型kind=2, 长整型kind=4 integer([kind=]2) :: a=3,integer:: a !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保留:: 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=8 real([kind=]8) :: a=3.0 还有指数的形式，如1E10为单精度，1D10为双精度（3）complex 单精度和双精度 complex([kind=]4) b （4）character character([len=]10) c !len为最大长度（5）logical logical*2 :: d=.ture. (等价于logical(2)::d=.ture.) （6）自定义类型type：类似于C中的struct Fortran 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'/ 与C不同的是，Fortran中变量不声明也能使用,即有默认类型（跟implicit命令有关）。按照默认的定，以i,j,k,l,m,n开头的变量被定义为integer,其余为real。取消该设置需在程序声明部分之前implicit none。彭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使用同一块内存。这样可以节省内存；有时可精简代码。如：equivalence(很长名字的变量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 !从键盘读入输出：write(*,*) "text" !在屏幕上输出。 Fortran 77用' text'。 Fortran 90中一般" "和' '都可 print *，"text" !只能用于屏幕输出（,）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出。

三、流程控制 1、运算符

（1）逻辑运算符 == /= > >= <

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