Fortran forall 限制

Posted 2023-03-28

【中文标题】Fortran forall 限制

【英文标题】：Fortran forall restrictions

【发布时间】：2011-12-22 10:33:36

【问题描述】：

我尝试使用forall 分配动态数组，但 gfortran 不喜欢这样。我还发现write 语句在forall 块中是被禁止的，我怀疑read 语句也是如此。

forall 块中不允许有哪些其他功能/操作？

除了在顺序无关紧要时有时替换do 循环之外，这个构造究竟是什么？我认为它会使编码更加清晰和优雅，尤其是在操作顺序不重要的情况下显示出来，但是对于可以在 forall 中完成的操作似乎非常有限制。

这些限制的原因是什么，即它们保护/防止用户搞砸的原因是什么？使用forall 是个好主意吗？如果是这样，出于什么目的？

现在在我正在处理的代码中只有一个forall 块，如果我在do 循环中将其全部翻译出来，它将产生四个嵌套循环。哪种方式更好？

【问题讨论】：

FORALL 不需要 PURE 程序和函数吗？

【参考方案1】：

现在已经不需要FORALL 和WHERE 构造了。它们是作为 Fortran 95（Fortran 90 的小扩展）的一部分引入的，主要是为了优化，当时代码矢量化是 HPC 中的主要内容。 FORALL 在应用中如此受限的原因正是因为它是为循环优化而设计的。另请注意，FORALL 不是循环构造，而是赋值。因此，块内只允许赋值语句。理论上，DO 循环给出了关于处理器将循环遍历的索引顺序的明确说明。 FORALL 构造允许编译器根据数组在内存中的存储方式选择最佳顺序。然而，随着时间的推移，这已经失去了意义，因为现代编译器非常擅长 DO 循环向量化，并且您可能不会注意到使用 FORALL 的任何改进。

查看关于 FORALL 和 WHERE here 的精彩讨论

如果您担心代码性能，您可能更愿意考虑使用不同的编译器 - PGI 或 ifort。根据我自己的经验，gfortran 适合开发，但不适合 HPC。您会注意到使用 pgf90 或 ifort 编译的代码的执行速度提高了几倍。

【参考方案2】：

Forall 构造被证明确实过于严格，并且仅对数组​​操作有用。有关确切限制，请参阅IBM Fortran - FORALL。限制较少的是 Fortran 2008 的 do concurrent 构造。即使是 read 和 write 语句也是允许的。请参阅Intel Fortran - DO CONCURRENT 和New features of Fortran 2008。

【讨论】：

不过，还没有多少编译器支持 Fortran 2008。我正在使用 gfortran，最新的稳定版本（4.6？）

Gfortran 4.6 部分支持 fortranwiki.org/fortran/show/Fortran+2008+status 和 gcc.gnu.org/onlinedocs/gfortran/Fortran-2008-status.html，声称在最新的 gfortran 中支持 do concurrent。