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第2章 Fortran语法基础


第2章 Fortran语法基础
? Fortran从诞生至今,已经走过了长达50余年的发 展历程中。在这一发展历程中,相关的语言标准 先后制定了5部。具体的语法也随着标准的变更而 变化着。在每一个新标准中,前一个标准中的一 些旧语句、语法或是被废弃、或是建议减少使用, 如Fortran 90标准中就建议减少使用“COMMON” 语句;或者新增了一些新的语句,如Fortran 95 标准中的“FORALL”语句。本章将主要介绍 Fortran的基本语法。

2.1 程序书写格式
? 在1.6小节中,程序HELLO已经展示了Fortran的一 种源代码书写格式,即自由格式(Free Format), 这种格式是Fortran 90/95标准中的一大特色。同 Fortran 77标准中的旧格式,即固定格式(Fixed Format)相比,取消了在源代码书写上的诸多限 制,程序编制起来更为灵活。两种格式书写的源 代码通过文件扩展名来进行区别。

2.1.1 固定格式(Fixed Format)
? 采用固定格式书写的Fortran源代码,文件扩展名 为*.F或*.FOR。在固定格式中,Fortran标准规定 了若干个列范围。每一个列范围都有自己的用途 和约定,程序必须严格按照这些约定进行编写。

2.1.2 自由格式(Free Format)
? 采用自由格式书写的Fortran源代码,文件扩展名为*.F90。自由格式是Fortran 90标 准中的一大特色,废除了固定格式中的许多限制。它并不规定程序代码中每一行第几 列字符的具体作用,在源代码的编写上显得相当自由。同固定格式相比,自由格式主 要在以下几个方面进行了改进。 行的定义。在自由格式中每行可以书写132个字符。程序语句的位置没有了只能从第7 列后开始书写的固定约定,可以在任意一列开始书写。同一行中可以顺序书写多条程 序语句,语句之间用分号“;”进行分隔。 注释行的定义。在自由格式中,惊叹号“!”后的字符均被视为注释。但是,字符串 中的“!”出外,如“PRINT *, ‘Hello! Fortran 90/95’”中,“Fortran 90/95’”不会被认为是注释。 续行的定义。在Fortran 90/95标准中规定,当程序代码中的一行超过132个字符时, 至多可以有39个续行。续行标志固定为“&”。当一行代码的最后一个字符为“&”时, 则表示下一行与本行接续;当一行代码的第一个字符为“&”时,则表示本行与上一 行接续。 行号的定义。在Fortran 90/95标准中规定,行号只需写在代码行的最前面即可。 空格的应用。Fortran 90/95标准中规定,语句和变量名中间不能有空格。例如,关 系运算符“==”不能写成“= =”;“ABS(-2.0)”与“AB□S(-□2.0)”作用不再相 同,“AB□S(-□2.0)”不能正常通过编译。

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2.1.3 兼顾两种格式的代码写法
? 由于现存大量旧的Fortran代码(Fortran 77程序)都是采用固定 格式编写的,在一些编译器上可能会由于格式的问题而出现编译 错误。因此,有必要提供一种能够兼顾两种格式的代码写法,以 便于将固定格式的代码转换为符合自由格式要求的代码。能够兼 顾两种格式的代码在书写时需要注意的要点有以下几条: 开始列。除注释行外的每一行代码只能从第7列开始编写。这主要 是由于自由格式中并没有规定代码编写的起始列,因此可以套用 固定格式的规定。 注释行。标明注释行的符号只能用感叹号“!”,并且应该写在第 一列。注释行必须单独占一行,不能出现其他语句的行尾。 续行方式。续行标志只能使用符号“&”。在接续的两行中,前一 行应该在72列后、132列前添加续行标志;后一行则应该在第6列 书写续行标志。 空格使用。在Fortran 90/95标准中,语句和变量中间不允许出现 空格。因此,兼顾两种格式的源代码中也不允许在语句和变量中 出现空格。

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2.2 字符集
? “字符集”是指能够用于编写Fortran程序的所有字符及符号。不 是所有的外文字母或数字符号都能被某一高级计算机语言接受, 每一种高级计算机语言都会规定它所能使用的字符。Fortran中允 许使用的基本字符主要分为两大类:文字字符和特殊字符。文字 字符主要包括26个英文字母、10个自然数字和下划线。如表所示。

2.3 空格的使用
? 在Fortran 90/95标准中,空格不能出现在语句和变量名中间;除 了在字符串常量或是输入输出中外,不代表任何具体意义。其主 要作用是分隔语句和变量,使代码更为易读。在国外的一些科学 研究和工程设计机构,如美国航空航天局(NASA)等,在开发科 学计算程序时对空格的使用有一些很好的规定。 在程序中要确保不在Fortran定义的语句或变量名中出现空格,不 要尝试通过空格来对变量名进行区别; 在编写公式时,尽量通过空格来使公式的书写和阅读更为清晰易 懂; 在编写大段代码时,可以使用整行的空格来对代码段进行功能划 分。 建议在编写程序时,尽量遵守这些规定。下面来看一段使用空格 来确分四则运算的实例,先给出不使用空格进行区分的范例: Y=X+A*B/C-(0.5+C*D)**2

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2.4 注释格式
? 尽管注释在编译过程中是一定会被编译器忽略的,但却是 源代码文件中十分重要的一部分。因为注释是保证源代码 具有可读性的一个非常重要的手段。在不同的高级计算机 语言中,表示注释的方法各有不同,甚至在一种语言里, 也可能有几种引入注释的方法。不同的注释方法各有优缺 点,在使用中应该根据实际情况进行选择。 ? 在C语言程序中,需要使用“/*”和“*/”这样的特殊标 记来界定注释的内容而不管行边界。采用这种方式进行注 释时经常出现的错误就是漏掉结束的界定符,使得后面的 语句也变成了注解;好处也很明显,就是能够方便的实现 代码的块注释。 ? 而Fortran 95语言中的“!”,Ada语言中的“-”,或是 C++语言中的“//”,注释都是在行的任意位置开始直到行 的末尾结束。这种做法更为合理、不容易出错,但要实现 大段代码的整体注释就不是特别方便了。

2.5 命名方式
? 在Fortran中为对象命名有一定的要求。简单的说, Fortran 77的命名要求和Fortran 90/95的命名要求是不同 的。本节主要介绍不同标准下的命名方式。 ? 在Fortran 77标准中,程序和变量等对象的名字是由不多 于6个字符(包括英文字母A-Z、a-z和数字0-9)组成的字 符段。同时,对象名字的第1个字符必须是字母,名字的有 效使用范围原则上仅限于一个程序单元之中(内部过程除 外)。下面的代码段演示了Fortran 77标准的对象命名方 式。 ? INTEGER 0B !错误 ? INTEGER C-10 !错误 ? REAL sin !正确 ? REAL test:real !错误

2.6 程序单元和语句顺序
? 程序单元是程序中的基本组成部分,了解程序单 元的用途可以加深对计算机程序的理解。本节主 要介绍Fortran程序中的程序单元和句顺序的基本 概念及相关规定。Fortran中的程序单元分为两大 类:可执行程序单元和不可执行程序单元。 ? 可执行程序单元,在程序中主要用来执行一个完 整的功能。可执行程序单元主要包括以下三种: 主程序单元、外部函数子程序单元和外部子例行 子程序单元。 ? 不可执行程序单位,在程序中主要用来为其他程 序单元提供定义。不可执行程序单元有两种:模 块程序单元和数据块程序单元。


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