Fortran数据声明与使用详解

### Fortran 数据声明与使用详解 #### 1. NAMELIST 声明规则 在 Fortran 中，NAMELIST 声明有着特定的规则： - 若一个命名列表组名具有 PUBLIC 属性，那么该命名列表组对象列表中的任何项都不能具有 PRIVATE 属性。 - NAMELIST 语句中变量的指定顺序决定了输出时值的出现顺序，并且允许对同一变量进行多次指定，此时其值会多次出现。 - 一个命名列表组名可以在一个作用域单元的多个 NAMELIST 语句中出现，每次出现后跟随的变量列表会被视为该命名列表组名列表的延续。 - 一个变量可以是多个命名列表组的成员。 - 未通过使用或宿主关联访问的变量，必须在同一作用域单元中预先指定其类型、类型参数和形状，或者由隐式类型规则确定。若变量由隐式类型规则确定类型，其在后续类型声明语句中的出现必须与该隐式类型和类型参数一致。 以下是 NAMELIST 语句的示例： ```fortran NAMELIST / N_LIST / A, B, C NAMELIST / S_LIST / A, V, W, X, Y, Z ``` #### 2. 存储关联概述 一般而言，Fortran 并不指定数据对象的物理存储和存储顺序。不过，COMMON、EQUIVALENCE 和 SEQUENCE 语句以及 BIND 属性提供了对存储单元顺序和布局的足够控制，使得数据能够共享存储单元。 在 Fortran 90 之前，存储关联是共享数据和管理存储的基本特性，大量的大型程序和许多小型程序都广泛使用了存储关联。在现代 Fortran 中，模块和动态分配为共享数据和管理存储提供了工具，这些工具通常更有效，且比存储关联更简单。但在某些情况下，存储关联仍然是一个有用的概念。 存储关联基于存储单元序列，下面将详细介绍 EQUIVALENCE 和 COMMON 语句。 #### 3. EQUIVALENCE 语句 EQUIVALENCE 语句用于表明两个或多个变量共享存储，这些变量会被放置在 EQUIVALENCE 语句的等价集中。若等价集中的对象具有不同的类型或类型参数，不会隐含任何转换或数学关系。若对标量和数组进行等价，标量不具有数组属性，数组也不具有标量属性。 EQUIVALENCE 语句的形式如下： ```fortran EQUIVALENCE equivalence-set-list ``` 其中，等价集的形式为： ```fortran ( equivalence-object , equivalence-object-list ) ``` 等价对象可以是变量名、数组元素或子字符串。 ##### 3.1 规则和限制 - 等价对象不能是具有以下基对象的指示符：哑元、指针、可分配变量、非序列结构、具有可分配最终组件的结构、任何级别具有指针的结构、自动对象、函数名、结果名或入口名、具有 BIND 属性的变量、具有 BIND 属性的公共块中的变量、命名常量、通过使用关联访问的对象。 - 等价对象不能是具有多个部分引用的指示符。 - 任何下标或子字符串范围必须是整数初始化表达式。 - 若等价对象为默认整数、默认实数、双精度实数、默认复数、默认逻辑或数值序列类型，等价集中的所有对象必须是这些类型之一。 - 若等价对象为默认字符或字符序列类型，等价集中的所有对象必须是这些类型，长度可以不同。 - 若等价对象为非数值或字符序列类型的序列类型，等价集中的所有对象必须是具有相同类型参数值的相同类型。 - 若等价对象为除默认整数、默认实数、双精度实数、默认复数、默认逻辑或默认字符之外的内在类型，等价集中的所有对象必须是具有相同种类类型参数值的相同类型。 - 若等价对象具有 PROTECTED 属性，等价集中的所有对象必须具有 PROTECTED 属性。 - EQUIVALENCE 语句不能指定同一存储单元在存储序列中出现多次，或连续存储单元不连续。例如，下面的代码是非法的： ```fortran EQUIVALENCE (A, X (2)), (A, X (3)) ``` - 等价对象不能具有 TARGET 属性。 - 子字符串长度不能为零。 ##### 3.2 示例 以下是等价的示例： ```fortran CHARACTER (LEN = 4) :: A, B CHARACTER (LEN = 3) :: C (2) EQUIVALENCE (A, C (1)), (B, C (2)) ``` 这会导致如下对齐： | A(1:1) | A(2:2) | A(3:3) | A(4:4) | B(2:2) | B(3:3) | B(4:4) | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | C(1)(1:1) | C(1)(2:2) | C(1)(3:3) | C(2)(1:1) | C(2)(2:2) | C(2)(3:3) | B(1:1) | 结果是，A 的第四个字符、B 的第一个字符和 C(2) 的第一个字符都共享同一个字符存储单元。 ```fortran REAL, DIMENSION (6) :: X, Y EQUIVALENCE (X (5), Y(3)) ``` 这会导致如下对齐： | X(1) | X(2) | X(3) | X(4) | X(5) | X(6) | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | Y(1) | Y(2) | Y(3) | Y(4) | Y(5) | Y(6) | ```fortran character :: str ```