第2章Fortran語法基礎(chǔ)教案資料

第2章Fortran語法基礎(chǔ)Fortran從誕生至今，已經(jīng)走過了長達(dá)50余年的發(fā)展歷程中。在這一發(fā)展歷程中，相關(guān)的語言標(biāo)準(zhǔn)先后制定了5部。具體的語法也隨著標(biāo)準(zhǔn)的變更而變化著。在每一個新標(biāo)準(zhǔn)中，前一個標(biāo)準(zhǔn)中的一些舊語句、語法或是被廢棄、或是建議減少使用，如Fortran90標(biāo)準(zhǔn)中就建議減少使用“COMMON”語句；或者新增了一些新的語句，如Fortran95標(biāo)準(zhǔn)中的“FORALL”語句。本章將主要介紹Fortran的基本語法。2.1程序書寫格式在1.6小節(jié)中，程序HELLO已經(jīng)展示了Fortran的一種源代碼書寫格式，即自由格式（FreeFormat），這種格式是Fortran90/95標(biāo)準(zhǔn)中的一大特色。同F(xiàn)ortran77標(biāo)準(zhǔn)中的舊格式，即固定格式（FixedFormat）相比，取消了在源代碼書寫上的諸多限制，程序編制起來更為靈活。兩種格式書寫的源代碼通過文件擴(kuò)展名來進(jìn)行區(qū)別。2.1.1固定格式（FixedFormat）采用固定格式書寫的Fortran源代碼，文件擴(kuò)展名為*.F或*.FOR。在固定格式中，F(xiàn)ortran標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了若干個列范圍。每一個列范圍都有自己的用途和約定，程序必須嚴(yán)格按照這些約定進(jìn)行編寫。2.1.2自由格式（FreeFormat）采用自由格式書寫的Fortran源代碼，文件擴(kuò)展名為*.F90。自由格式是Fortran90標(biāo)準(zhǔn)中的一大特色，廢除了固定格式中的許多限制。它并不規(guī)定程序代碼中每一行第幾列字符的具體作用，在源代碼的編寫上顯得相當(dāng)自由。同固定格式相比，自由格式主要在以下幾個方面進(jìn)行了改進(jìn)。行的定義。在自由格式中每行可以書寫132個字符。程序語句的位置沒有了只能從第7列后開始書寫的固定約定，可以在任意一列開始書寫。同一行中可以順序書寫多條程序語句，語句之間用分號“;”進(jìn)行分隔。注釋行的定義。在自由格式中，驚嘆號“!”后的字符均被視為注釋。但是，字符串中的“!”出外，如“PRINT*,‘Hello!Fortran90/95’”中，“Fortran90/95’”不會被認(rèn)為是注釋。續(xù)行的定義。在Fortran90/95標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)程序代碼中的一行超過132個字符時，至多可以有39個續(xù)行。續(xù)行標(biāo)志固定為“&”。當(dāng)一行代碼的最后一個字符為“&”時，則表示下一行與本行接續(xù)；當(dāng)一行代碼的第一個字符為“&”時，則表示本行與上一行接續(xù)。行號的定義。在Fortran90/95標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，行號只需寫在代碼行的最前面即可?？崭竦膽?yīng)用。Fortran90/95標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，語句和變量名中間不能有空格。例如，關(guān)系運(yùn)算符“==”不能寫成“==”；“ABS(-2.0)”與“AB□S(-□2.0)”作用不再相同，“AB□S(-□2.0)”不能正常通過編譯。2.2字符集“字符集”是指能夠用于編寫Fortran程序的所有字符及符號。不是所有的外文字母或數(shù)字符號都能被某一高級計算機(jī)語言接受，每一種高級計算機(jī)語言都會規(guī)定它所能使用的字符。Fortran中允許使用的基本字符主要分為兩大類：文字字符和特殊字符。文字字符主要包括26個英文字母、10個自然數(shù)字和下劃線。如表所示。2.3空格的使用在Fortran90/95標(biāo)準(zhǔn)中，空格不能出現(xiàn)在語句和變量名中間；除了在字符串常量或是輸入輸出中外，不代表任何具體意義。其主要作用是分隔語句和變量，使代碼更為易讀。在國外的一些科學(xué)研究和工程設(shè)計機(jī)構(gòu)，如美國航空航天局（NASA）等，在開發(fā)科學(xué)計算程序時對空格的使用有一些很好的規(guī)定。在程序中要確保不在Fortran定義的語句或變量名中出現(xiàn)空格，不要嘗試通過空格來對變量名進(jìn)行區(qū)別；在編寫公式時，盡量通過空格來使公式的書寫和閱讀更為清晰易懂；在編寫大段代碼時，可以使用整行的空格來對代碼段進(jìn)行功能劃分。建議在編寫程序時，盡量遵守這些規(guī)定。下面來看一段使用空格來確分四則運(yùn)算的實例，先給出不使用空格進(jìn)行區(qū)分的范例：Y=X+A*B/C-(0.5+C*D)**22.4注釋格式盡管注釋在編譯過程中是一定會被編譯器忽略的，但卻是源代碼文件中十分重要的一部分。因為注釋是保證源代碼具有可讀性的一個非常重要的手段。在不同的高級計算機(jī)語言中，表示注釋的方法各有不同，甚至在一種語言里，也可能有幾種引入注釋的方法。不同的注釋方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在使用中應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。在C語言程序中，需要使用“／*”和“*／”這樣的特殊標(biāo)記來界定注釋的內(nèi)容而不管行邊界。采用這種方式進(jìn)行注釋時經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤就是漏掉結(jié)束的界定符，使得后面的語句也變成了注解；好處也很明顯，就是能夠方便的實現(xiàn)代碼的塊注釋。而Fortran95語言中的“!”，Ada語言中的“-”，或是C++語言中的“//”，注釋都是在行的任意位置開始直到行的末尾結(jié)束。這種做法更為合理、不容易出錯，但要實現(xiàn)大段代碼的整體注釋就不是特別方便了。2.5命名方式在Fortran中為對象命名有一定的要求。簡單的說，F(xiàn)ortran77的命名要求和Fortran90/95的命名要求是不同的。本節(jié)主要介紹不同標(biāo)準(zhǔn)下的命名方式。在Fortran77標(biāo)準(zhǔn)中，程序和變量等對象的名字是由不多于6個字符（包括英文字母A-Z、a-z和數(shù)字0-9）組成的字符段。同時，對象名字的第1個字符必須是字母，名字的有效使用范圍原則上僅限于一個程序單元之中（內(nèi)部過程除外）。下面的代碼段演示了Fortran77標(biāo)準(zhǔn)的對象命名方式。INTEGER0B !錯誤INTEGERC-10 !錯誤REALsin !正確REALtest:real !錯誤2.6程序單元和語句順序程序單元是程序中的基本組成部分，了解程序單元的用途可以加深對計算機(jī)程序的理解。本節(jié)主要介紹Fortran程序中的程序單元和句順序的基本概念及相關(guān)規(guī)定。Fortran中的程序單元分為兩大類：可執(zhí)行程序單元和不可執(zhí)行程序單