Fortran讲义 第六章
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exam_6_3
语句函数 （statement function） function）
从属于主程序或外部子程序（host） 从属于主程序或外部子程序（host）
模块内的重复使用
exam_6_4
<函数名>（形参表）＝<标量表达式> 函数名> 形参表） 标量表达式>
Fortran95中废除 Fortran95中废除，可用内部函数替代 中废除，
标准 子程 序 标准函数 ISO/IEC 1539-1 1539-
标准子例行程序
外部子程序 （external procedure） procedure）
独立于主程序的程序模块
包括外部函数和外部子例行程序
存放的位置
一个文件包含多个子程序（ 一个文件包含多个子程序 （ 可以放在主程 序文件中） 序文件中） 一个文件只包含一个子程序
子程序接 口 (Interface)
exam_6_1、exam_6_5 、exam_6_11、exam_6_15
显式说明子程序接口的语句—— 显式说明子程序接口的语句—— 接口界面块
<接口界面块>→interface [<类属说明>] 接口界面块> [<类属说明 类属说明>] {<接口体 {<接口体>} 接口体>} {module procedure <模块子程序名> } 模块子程序名> end interface [<类属说明>] [<类属说明 类属说明>] <类属说明>→<generic name> | operator | assignment 类属说明>→<generic name> <接口体>：子程序去掉可执行语句、 entry、data、 接口体> 子程序去掉可执行语句、 entry、data、 format、 format、语句函数后剩下的部分
模块内的重复使用 包括内部函数和内部子例行程序 位于contains之后 end之前 位于contains之后，end之前 之后， 可以使用host程序中定义的变量 可以使用host程序中定义的变量 内部定义的变量如果和host 程序中定义的变量重名 内部定义的变量如果和 host程序中定义的变量重名 ， 程序中定义的变量重名， 则覆盖掉host程序中的变量 则覆盖掉host程序中的变量 仅可被host程序和同一模块中的其它内部子程序调用 仅可被host程序和同一模块中的其它内部子程序调用
子程序接 口 (Interface)
必须使用接口界面块的情况
具有以下特征的外部子程序： 具有以下特征的外部子程序： 有可选择的形参 形参中有假定形状数组、 形参中有假定形状数组、指针或目标变量 函数的返回值是数组或指针 字符串型函数， 字符串型函数，但字符串长度既不是常数 也不是假定长度（ 也不是假定长度（*） 子程序是elemental的 子程序是elemental的
<前缀>→recursive | pure| elemental 前缀> pure| 调用: 调用: call <子例行程序名>[(<形参表>)] 子例行程序名>[( 形参表>
内部子程序 （internal procedure） procedure）
从属于主程序或外部子程序（host） 从属于主程序或外部子程序（host）
第六章 子程序
子程序 的作用
模块化编程的要求
逐层分解问题， 逐层分解问题，易于设计和维护 相互隔离， 相互隔离，减少干扰
in.for
减少重复的代码
本模块内重用 模块间重用
newfinal
Fortran 程序的结 构
Fortran90程序 Fortran90程序 program 外部子程序 subroutine contains 内部子程序 contains function contains contains 模块子程序 module block data
参考书：严蔚敏、吴伟民编著，《数据结构》，清华大学出版社 参考书：严蔚敏、吴伟民编著， 数据结构》
外部子程序 （external procedure） procedure）
外部子例行程序
exam_6_2
[<前缀 [<前缀>] subroutine <子例行程序名>[(<形参表>)] 前缀> 子例行程序名>[( 形参表> ... end [subroutine 子例行程序名] 子例行程序名
undesirable， undesirable，用假定形状的数组代替
exam_6_7, actcol.for exam_6_8 exam_6_9 exam_6_10
假定形状数组（assumed-shape） 假定形状数组（assumed-shape） 可分配数组（ 可分配数组（allocatable array） array）
exam_6_14
子程序接 口 (Interface)
接口是子程序和其它模块之间的界面，包括： 接口是子程序和其它模块之间的界面，包括：
子程序名及其属性（包括函数返回值） 子程序名及其属性（包括函数返回值）
形参名及其属性
类属标识符（ 类属标识符（generic identifier），用于重载 identifier）
子程序接 口 (Interface)
编译器知道子程序的接口后才能检查子程序调 用过程的合法性， 用过程的合法性，或完成特定的编译工作
显式接口（ 显式接口（explicit interface） interface） 编译器自动获得子程序的接口信息， 编译器自动获得子程序的接口信息，不需要显式说明 标准子程序、内部子程序、 标准子程序、内部子程序、模块子程序 隐式接口（ 隐式接口（implicit interface） interface） 编译器不能自动获得子程序的接口信息， 编译器不能自动获得子程序的接口信息，需要显式说明 外部子程序、 外部子程序、形参子程序
子程序和其它程序模 块之间的数据交换方 式
公用区
子程序
全局变量
其它程序模块
形参与实参 之间的关系
形参（ 形参（formal argument） argument） 虚参、哑参（ 虚参、哑参（dummy argument） argument）
变量、子程序、 变量、子程序、*
属性：intent（in, out, inout）, optional inout） 属性：intent（
只需要得到一个计算结果时使用 例：f = reshape((/1:6/), (/2,3/)) reshape((/1 (/2
子例行程序(subroutine) 子例行程序(subroutine)
需要得到多个计算结果或需要执行其它操作时使用 例：call date_and_time ( date, time, zone, values )
子程序接 口 (Interface)
界面接口块可以放在主程序、 界面接口块可以放在主程序、外部子程序或模块中 界面接口块属于说明部分，在一个程序单元内， 界面接口块属于说明部分，在一个程序单元内，一般放 在变量说明之前（ 在变量说明之前（implicit none 之后） 之后） 在一个程序单元内， 在一个程序单元内， 一个子程序只能有一次显式接口说 明。 因此 除非重载子程序名， 显式接口子程序（ 标准子 因此除非重载子程序名 显式接口子程序（ 除非重载子程序名， 程序、内部子程序、模块子程序） 程序、内部子程序、模块子程序）不能出现在接口块中
exam_6_11 exam_6_12
Fortran95：不能作为形参，Fortran2003： Fortran95：不能作为形参，Fortran2003：可以作为形参
形参与实参 之间的关系
子程序作为形参
外部子程序 部分标准子程序 模块子程序
exam_6_13
exam_6_13
* （Alternate return）作为形参 return） （Fotran90, Fortran95 中作废） Fotran90, Fortran95 中作废）
newfinal
外部子程序 （external procedure） procedure）
外部函数
exam_6_1
[<前缀 [<前缀>] function <函数名>([<形参表>]) [result(<结果名>)] 前缀> 函数名 ([<形参表> result(<结果名 结果名> ... end [function <函数名>] 函数名 function <函数名>([<形参表>]) [result(<结果名>)] 函数名 ([<形参表> result(<结果名 结果名> <前缀> <函数名> 前缀> <函数 函数名 ... end [function <函数名>] 函数名 <前缀>→<类型说明> | recursive | pure| elemental 前缀>→<类型说明 类型说明> pure| 调用：直接用函数名 调用：
外部子程序 （external procedure） procedure）
子程序的递归调用（recursive） 子程序的递归调用（recursive）
子程序直接或间接地调用自身 递归函数和递归子例行程序 递归程序结构清晰、 递归程序结构清晰、简单 递归程序需要使用“递归工作栈” 递归程序需要使用“递归工作栈”，效率很低 递归程序可以转化为非递归程序
exam_6_5
子程序接 口 (Interface)
重载（overloading） 重载（overloading）
子程序重载（ 子程序重载（generic name）实现多态功能 name）
exam_6_16
一个子程序名与若干个不同的子程序相关联，ຫໍສະໝຸດ Baidu一个子程序名与若干个不同的子程序相关联，调 用时根据参数类型选择相应的子程序。 用时根据参数类型选择相应的子程序。 操作符重载（只能用函数，至少一个形参是in） 操作符重载（只能用函数，至少一个形参是in） 重载已有操作符
Fortran 的子程 序
函数 function
标准函数
语句函数 内部函数
用户自定义函数 外部函数
子程序
模块函数
标准子例行程序 子例行程序 subroutine 内部子例行程序 用户自定义 子例行程序 外部子例行程序 模块子例行程序
Fortran 的子程 序
函数(function) 函数(function)
exam_6_5 exam_6_11 exam_6_1 exam_6_6
子程序接 口 (Interface)
调用子程序时出现下面情况： 调用子程序时出现下面情况： 使用了关键字 使用了类属标识符调用子程序(多态) 使用了类属标识符调用子程序(多态) 赋值号重载 操作符重载 要求子程序是pure的时候 要求子程序是pure的时候
形参与实参 之间的关系
保留子程序中变量的值
save 和 data data不能给形参赋初值 data不能给形参赋初值 data只给变量赋一次初值 data只给变量赋一次初值 Visual Fortran 默认所有用data赋值的变量，以及 默认所有用data赋值的变量 赋值的变量， 内部变量都有save 属性 如果要去掉save 属性 内部变量都有 save属性 。 如果要去掉 save属性 ， 应 属性。 属性， 该用automatic属性 该用automatic属性，但是这是非标准的 属性，
形参的个数不宜太多
形参与实参 之间的关系
实参（ 实参（actual argument） argument）
表达式（常量、变量） 表达式（常量、变量）、子程序 实参和形参的数据传递关系 类型（应该匹配） 类型（应该匹配） 位置（顺次对应或按关键字对应） 位置（顺次对应或按关键字对应） 个数（相等或省略） 个数（相等或省略） 引用传递（ 引用传递（call by reference） reference） 值传递（ 值传递（call by value） value）
exam_6_5
形参与实参 之间的关系
变量作为形参
exam_6_6
形参为基本数据类型变量（注意字符型变量） 形参为基本数据类型变量（注意字符型变量）
形参为指针变量
形参为派生数据类型变量
形参与实参 之间的关系
形参为数组 静态显式 自动数组（ 自动数组（automatic array） array） 可调数组（ 可调数组（adjustable array） array） 假定大小数组（assumed-size） 假定大小数组（assumed-size）
语句函数 （statement function） function）
从属于主程序或外部子程序（host） 从属于主程序或外部子程序（host）
模块内的重复使用
exam_6_4
<函数名>（形参表）＝<标量表达式> 函数名> 形参表） 标量表达式>
Fortran95中废除 Fortran95中废除，可用内部函数替代 中废除，
标准 子程 序 标准函数 ISO/IEC 1539-1 1539-
标准子例行程序
外部子程序 （external procedure） procedure）
独立于主程序的程序模块
包括外部函数和外部子例行程序
存放的位置
一个文件包含多个子程序（ 一个文件包含多个子程序 （ 可以放在主程 序文件中） 序文件中） 一个文件只包含一个子程序
子程序接 口 (Interface)
exam_6_1、exam_6_5 、exam_6_11、exam_6_15
显式说明子程序接口的语句—— 显式说明子程序接口的语句—— 接口界面块
<接口界面块>→interface [<类属说明>] 接口界面块> [<类属说明 类属说明>] {<接口体 {<接口体>} 接口体>} {module procedure <模块子程序名> } 模块子程序名> end interface [<类属说明>] [<类属说明 类属说明>] <类属说明>→<generic name> | operator | assignment 类属说明>→<generic name> <接口体>：子程序去掉可执行语句、 entry、data、 接口体> 子程序去掉可执行语句、 entry、data、 format、 format、语句函数后剩下的部分
模块内的重复使用 包括内部函数和内部子例行程序 位于contains之后 end之前 位于contains之后，end之前 之后， 可以使用host程序中定义的变量 可以使用host程序中定义的变量 内部定义的变量如果和host 程序中定义的变量重名 内部定义的变量如果和 host程序中定义的变量重名 ， 程序中定义的变量重名， 则覆盖掉host程序中的变量 则覆盖掉host程序中的变量 仅可被host程序和同一模块中的其它内部子程序调用 仅可被host程序和同一模块中的其它内部子程序调用
子程序接 口 (Interface)
必须使用接口界面块的情况
具有以下特征的外部子程序： 具有以下特征的外部子程序： 有可选择的形参 形参中有假定形状数组、 形参中有假定形状数组、指针或目标变量 函数的返回值是数组或指针 字符串型函数， 字符串型函数，但字符串长度既不是常数 也不是假定长度（ 也不是假定长度（*） 子程序是elemental的 子程序是elemental的
<前缀>→recursive | pure| elemental 前缀> pure| 调用: 调用: call <子例行程序名>[(<形参表>)] 子例行程序名>[( 形参表>
内部子程序 （internal procedure） procedure）
从属于主程序或外部子程序（host） 从属于主程序或外部子程序（host）
第六章 子程序
子程序 的作用
模块化编程的要求
逐层分解问题， 逐层分解问题，易于设计和维护 相互隔离， 相互隔离，减少干扰
in.for
减少重复的代码
本模块内重用 模块间重用
newfinal
Fortran 程序的结 构
Fortran90程序 Fortran90程序 program 外部子程序 subroutine contains 内部子程序 contains function contains contains 模块子程序 module block data
参考书：严蔚敏、吴伟民编著，《数据结构》，清华大学出版社 参考书：严蔚敏、吴伟民编著， 数据结构》
外部子程序 （external procedure） procedure）
外部子例行程序
exam_6_2
[<前缀 [<前缀>] subroutine <子例行程序名>[(<形参表>)] 前缀> 子例行程序名>[( 形参表> ... end [subroutine 子例行程序名] 子例行程序名
undesirable， undesirable，用假定形状的数组代替
exam_6_7, actcol.for exam_6_8 exam_6_9 exam_6_10
假定形状数组（assumed-shape） 假定形状数组（assumed-shape） 可分配数组（ 可分配数组（allocatable array） array）
exam_6_14
子程序接 口 (Interface)
接口是子程序和其它模块之间的界面，包括： 接口是子程序和其它模块之间的界面，包括：
子程序名及其属性（包括函数返回值） 子程序名及其属性（包括函数返回值）
形参名及其属性
类属标识符（ 类属标识符（generic identifier），用于重载 identifier）
子程序接 口 (Interface)
编译器知道子程序的接口后才能检查子程序调 用过程的合法性， 用过程的合法性，或完成特定的编译工作
显式接口（ 显式接口（explicit interface） interface） 编译器自动获得子程序的接口信息， 编译器自动获得子程序的接口信息，不需要显式说明 标准子程序、内部子程序、 标准子程序、内部子程序、模块子程序 隐式接口（ 隐式接口（implicit interface） interface） 编译器不能自动获得子程序的接口信息， 编译器不能自动获得子程序的接口信息，需要显式说明 外部子程序、 外部子程序、形参子程序
子程序和其它程序模 块之间的数据交换方 式
公用区
子程序
全局变量
其它程序模块
形参与实参 之间的关系
形参（ 形参（formal argument） argument） 虚参、哑参（ 虚参、哑参（dummy argument） argument）
变量、子程序、 变量、子程序、*
属性：intent（in, out, inout）, optional inout） 属性：intent（
只需要得到一个计算结果时使用 例：f = reshape((/1:6/), (/2,3/)) reshape((/1 (/2
子例行程序(subroutine) 子例行程序(subroutine)
需要得到多个计算结果或需要执行其它操作时使用 例：call date_and_time ( date, time, zone, values )
子程序接 口 (Interface)
界面接口块可以放在主程序、 界面接口块可以放在主程序、外部子程序或模块中 界面接口块属于说明部分，在一个程序单元内， 界面接口块属于说明部分，在一个程序单元内，一般放 在变量说明之前（ 在变量说明之前（implicit none 之后） 之后） 在一个程序单元内， 在一个程序单元内， 一个子程序只能有一次显式接口说 明。 因此 除非重载子程序名， 显式接口子程序（ 标准子 因此除非重载子程序名 显式接口子程序（ 除非重载子程序名， 程序、内部子程序、模块子程序） 程序、内部子程序、模块子程序）不能出现在接口块中
exam_6_11 exam_6_12
Fortran95：不能作为形参，Fortran2003： Fortran95：不能作为形参，Fortran2003：可以作为形参
形参与实参 之间的关系
子程序作为形参
外部子程序 部分标准子程序 模块子程序
exam_6_13
exam_6_13
* （Alternate return）作为形参 return） （Fotran90, Fortran95 中作废） Fotran90, Fortran95 中作废）
newfinal
外部子程序 （external procedure） procedure）
外部函数
exam_6_1
[<前缀 [<前缀>] function <函数名>([<形参表>]) [result(<结果名>)] 前缀> 函数名 ([<形参表> result(<结果名 结果名> ... end [function <函数名>] 函数名 function <函数名>([<形参表>]) [result(<结果名>)] 函数名 ([<形参表> result(<结果名 结果名> <前缀> <函数名> 前缀> <函数 函数名 ... end [function <函数名>] 函数名 <前缀>→<类型说明> | recursive | pure| elemental 前缀>→<类型说明 类型说明> pure| 调用：直接用函数名 调用：
外部子程序 （external procedure） procedure）
子程序的递归调用（recursive） 子程序的递归调用（recursive）
子程序直接或间接地调用自身 递归函数和递归子例行程序 递归程序结构清晰、 递归程序结构清晰、简单 递归程序需要使用“递归工作栈” 递归程序需要使用“递归工作栈”，效率很低 递归程序可以转化为非递归程序
exam_6_5
子程序接 口 (Interface)
重载（overloading） 重载（overloading）
子程序重载（ 子程序重载（generic name）实现多态功能 name）
exam_6_16
一个子程序名与若干个不同的子程序相关联，ຫໍສະໝຸດ Baidu一个子程序名与若干个不同的子程序相关联，调 用时根据参数类型选择相应的子程序。 用时根据参数类型选择相应的子程序。 操作符重载（只能用函数，至少一个形参是in） 操作符重载（只能用函数，至少一个形参是in） 重载已有操作符
Fortran 的子程 序
函数 function
标准函数
语句函数 内部函数
用户自定义函数 外部函数
子程序
模块函数
标准子例行程序 子例行程序 subroutine 内部子例行程序 用户自定义 子例行程序 外部子例行程序 模块子例行程序
Fortran 的子程 序
函数(function) 函数(function)
exam_6_5 exam_6_11 exam_6_1 exam_6_6
子程序接 口 (Interface)
调用子程序时出现下面情况： 调用子程序时出现下面情况： 使用了关键字 使用了类属标识符调用子程序(多态) 使用了类属标识符调用子程序(多态) 赋值号重载 操作符重载 要求子程序是pure的时候 要求子程序是pure的时候
形参与实参 之间的关系
保留子程序中变量的值
save 和 data data不能给形参赋初值 data不能给形参赋初值 data只给变量赋一次初值 data只给变量赋一次初值 Visual Fortran 默认所有用data赋值的变量，以及 默认所有用data赋值的变量 赋值的变量， 内部变量都有save 属性 如果要去掉save 属性 内部变量都有 save属性 。 如果要去掉 save属性 ， 应 属性。 属性， 该用automatic属性 该用automatic属性，但是这是非标准的 属性，
形参的个数不宜太多
形参与实参 之间的关系
实参（ 实参（actual argument） argument）
表达式（常量、变量） 表达式（常量、变量）、子程序 实参和形参的数据传递关系 类型（应该匹配） 类型（应该匹配） 位置（顺次对应或按关键字对应） 位置（顺次对应或按关键字对应） 个数（相等或省略） 个数（相等或省略） 引用传递（ 引用传递（call by reference） reference） 值传递（ 值传递（call by value） value）
exam_6_5
形参与实参 之间的关系
变量作为形参
exam_6_6
形参为基本数据类型变量（注意字符型变量） 形参为基本数据类型变量（注意字符型变量）
形参为指针变量
形参为派生数据类型变量
形参与实参 之间的关系
形参为数组 静态显式 自动数组（ 自动数组（automatic array） array） 可调数组（ 可调数组（adjustable array） array） 假定大小数组（assumed-size） 假定大小数组（assumed-size）