在Fortran中正确使用模块，子例程和函数

Posted 2021-05-04

我最近在向Fortran程序添加函数时学习了tinterface块。一切都很好，整洁，但现在我想在接口块中添加第二个功能。

这是我的界面块：

interface
    function correctNeighLabel (A,i,j,k)
    integer :: correctNeighLabel
    integer, intent(in) :: i,j,k
    integer,dimension(:,:,:),intent(inout) :: A
    end function

    function correctNeighArray (B,d,e,f)
        character :: correctNeighArray
    integer, intent(in) :: d,e,f
    character, dimension(:,:,:),intent(inout) :: B
    end function
end interface

在我看来，这可能不是最好的选择。

我已经研究过子程序，但我不太相信它是正确的解决方案。我正在做的是相对简单的，我需要将参数传递给子例程，但我看到的所有子例程都是a）复杂的（即函数太复杂），以及b）不接受参数，它们表现得好像他们操纵变量而不将它们传递给它们。

我没有真正正确地研究模块，但从我所看到的不适合使用它。

我应该在哪个时候使用，以及如何最好地使用它？

答案

模块总是正确的使用;-)

如果你有一个非常简单的F90程序，你可以在'contains'块中包含函数和子程序：

 program simple
   implicit none
   integer :: x, y
   x = ...
   y = myfunc(x)
 contains
   function myfunc(x) result(y)
     implicit none
     integer, intent(in)  :: x
     integer              :: y
     ...
   end function myfunc
 end program

然后函数/子程序的接口将在程序中已知，并且不需要在接口块中定义。

对于更复杂的程序，您应该将所有函数/子例程保存在模块中，并在需要时加载它们。所以你不需要定义接口：

 module mymod
   implicit none
   private
   public :: myfunc
 contains
   function myfunc(x) result(y)
     implicit none
     integer, intent(in)  :: x
     integer              :: y
     ...
   end function myfunc
 end module mymod

 program advanced
   use mymod, only: myfunc
   implicit none
   integer :: x, y
   x = ...
   y = myfunc(x)
 end program advanced

模块和程序可以（实际上应该）在单独的文件中，但模块必须在实际程序之前编译。

另一答案

借调和扩展已经说过的话。最好将您的过程（子程序和函数）放入模块中并“使用”它们，因为它们可以轻松地对接口进行自动一致性检查。其他方式有缺点。如果使用接口块定义接口，则需要维护三件事而不是两件：接口，过程本身和调用。如果进行更改，则必须修改所有三个以保持一致。如果使用模块，则只需更改两个模块。使用接口块的原因是您无法访问源代码（例如，预编译库）或源代码使用其他语言（例如，您通过ISO C绑定使用C代码）。

“包含”方法的缺点是包含的过程继承了父程序的所有局部变量......这不是非常模块化的，如果你忘记了这个“特性”，可能会非常混乱。

另一答案

alexurba和MSB的答案像往常一样正确和有用;让我在一点上充实一些细节 - 如果模块是要走的路（它们是），那么什么是接口呢？

对于模块中的函数和子例程，uses该模块可以自动查看这些接口的任何内容;编译模块时会生成接口（除其他外，该信息会进入编译模块时生成的.mod文件）。所以你不需要自己写。类似地，当你使用CONTAINed子程序（同意MSB，我发现更令人困惑然后有用 - 他们更好地被认为是closures或nested subroutines而不是外部子程序），主程序已经可以明确地“看到”界面了它不需要你为它写出来。

接口块用于当您无法执行此操作时 - 编译器无法为您生成显式接口，或者您需要的内容与给定的内容不同时。一个例子是在Fortran 2003中使用C-Fortran interoperability。在这种情况下，Fortran代码链接到一些C库（比如说）并且无法为您生成正确的C语言例程 - 您必须自己完成，通过编写自己的接口块。

另一个例子是当你已经知道子程序的接口时，但是当你想要创建一个新的接口来“隐藏”后面的子程序时 - 例如，当你有一个例程在（比如说）整数上运行时，一个在reals上运行，并且您希望能够在任一个上调用相同的例程名称，并让编译器根据参数对其进行排序。这样的结构被称为generic routines，并且自Fortran 90以来就已存在。在这种情况下，您可以显式创建一个接口来实现这个新的通用例程，并将接口列出到该接口块中的“真实”例程。