matmul 内在函数的 Fortran 数组排名

Posted 2023-02-16

【中文标题】matmul 内在函数的 Fortran 数组排名

【英文标题】：Fortran array rank for matmul intrinsic

【发布时间】：2017-06-02 14:56:33

【问题描述】：

以下链接https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-5.4.0/gfortran/MATMUL.html 明确指出，gfortran 期望输入到matmul 的矩阵排名为 1 或 2。但是以下 sn-p 无法编译：

Program scratch
  real(kind=8) :: A(10)=(/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/)
  real(kind=8) :: B(10)=(/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/)
  real(kind=8) :: C(10,10)
  print *,rank(A),rank(B)
  C=matmul(A,B)  
End Program scratch

gfortran 给出错误：

$gfortran scratch.f90 
scratch.f90:6:13:

   C=matmul(A,B)
         1
Error: ‘matrix_b’ argument of ‘matmul’ intrinsic at (1) must be of rank 2

我的 gfortran 是 5.4.0（与上面的链接兼容）。我做的事情真的很愚蠢吗？

【问题讨论】：

是的，你这样做了，你正在使用kind=8。

@VladimirF 谢谢你，不幸的是我将声明更改为real(kind=4) 并且 gfortran 报告了同样的错误。

这不是重点，请参阅 ***.com/questions/838310/fortran-90-kind-parameter 和 ***.com/documentation/fortran/939/data-types/4390/… 以及我的回答。与报错无关。

非常密切相关，但不是精确重复的***.com/questions/22305554/…

【参考方案1】：

您可以使用RESHAPE 将它们转换成MATMUL 喜欢的形式：

Program scratch
  real(kind=8) :: A(10)=(/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/)
  real(kind=8) :: B(10)=(/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/)
  real(kind=8) :: C(10,10)
  print *,rank(A),rank(B)
  C = matmul( RESHAPE(A,(/10,1/)), RESHAPE(B,(/1,10/)) )
  WRITE(*,"(10F7.2)") C
End Program scratch

【讨论】：

谢谢，这很有帮助，我真的很想知道 gfortran 文档和编译器之间的脱节。

@ClintonWinant 重塑是一种将 (10) 数组视为 (1,10) 或 (10,1) 数组的方法。解释保持不变。

@ClintonWinant 你是对的——gfortran 文档不正确。这是 Fortran 标准中的相关行：“MATRIX A 和 MATRIX B 不应都具有等级一。” j3-fortran.org/doc/year/10/10-007.pdf

@Jack 谢谢，只是为了关闭循环，gfortran 只接受具有 2 级的数组，否则编译器返回：Error: Incompatible ranks 2 and 1 in assignment at (1)，即使标准另有说明。我相信我们已经用尽了这个主题......

其实，没有。对于A(10) 和B(10)，gfortran 将同时采用C = matmul( reshape(A,(/1,10/)), B ) 和C = matmul( A, reshape(B,(/10,1/)) )。但是，在这两种情况下，C 都必须是秩为 1 的单元素数组：C(1)

【参考方案2】：

您必须对两个向量的张量积执行此操作

Program scratch
  integer, parameter :: dp = kind(1.d0)
  real(dp) :: A(10,1)=reshape((/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/), (/ 10, 1 /))
  real(dp) :: B(1,10)=reshape((/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/), (/ 1, 10 /))
  real(dp) :: C(10,10)
  print *,rank(A),rank(B)
  C=matmul(A,B)
  print *, C
End Program scratch

如果你这样做

   A(1,10)
   B(10,1)

您将得到一个标量积。只有两个一维数组，不清楚您想要两种产品中的哪一种（尽管对于点产品，有一个特殊的功能可用）。

当您将矩阵乘以向量时，A 或 B 可以是一维数组。

【讨论】：

所以关键是，尽管手册上说 1 阶矩阵输入是可接受的，但编译器更聪明，知道这是模棱两可的，并坚持 2 阶。因为 dot_product 内在存在，我以为 matmul 会默认为二元乘积，错了...谢谢

排名 1 是允许的，但不是两个参数。

这一行 real(dp) :: A(10,1)=(/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/) 给了我错误 Error: Incompatible rank 2 and 1 in assignment at (1) in gfortran 和 PGF90-S-0155-初始值设定项的形状与 pgfortran 中 (scratch.f90: 4) 的形状不匹配。我在这里做错了吗？

不，我认为我有一个错误，但我的编译器出于某种原因允许这样做。我确实测试过。

那是什么编译器？