Fortran - 过程

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过程是一组执行定义明确的任务的语句，可以从您的程序中调用。信息（或数据）作为参数传递给调用程序，传递到过程。

过程有两种类型：

• 函数
• 子程序

函数

函数是一个返回单个值的程序。函数不应修改其参数。

返回值称为函数值，由函数名表示。

语法

函数的语法如下：

function name(arg1, arg2, ....)  
   [declarations, including those for the arguments]   
   [executable statements] 
end function [name]

以下示例演示了一个名为 area_of_circle 的函数。它计算半径为 r 的圆的面积。

program calling_func

   real :: a
   a = area_of_circle(2.0) 
   
   Print *, "The area of a circle with radius 2.0 is"
   Print *, a
   
end program calling_func


! this function computes the area of a circle with radius r  
function area_of_circle (r)  

! function result     
implicit none      

   ! dummy arguments        
   real :: area_of_circle   
   
   ! local variables 
   real :: r     
   real :: pi
   
   pi = 4 * atan (1.0)     
   area_of_circle = pi * r**2  
   
end function area_of_circle

编译并执行上述程序时，会产生以下结果：

The area of a circle with radius 2.0 is
   12.5663710   

请注意：

• 您必须在主程序和过程中都指定implicit none。

• 被调用函数中的参数 r 称为虚拟参数。

result 选项

如果希望返回值存储在与函数名不同的名称中，可以使用result选项。

您可以将返回值变量名指定为：

function name(arg1, arg2, ....) result (return_var_name)  
   [declarations, including those for the arguments]   
   [executable statements] 
end function [name]

子程序

子程序不返回值，但可以修改其参数。

语法

subroutine name(arg1, arg2, ....)    
   [declarations, including those for the arguments]    
   [executable statements]  
end subroutine [name]

调用子程序

您需要使用call语句来调用子程序。

以下示例演示了子程序 swap 的定义和使用，该子程序更改其参数的值。

program calling_func
implicit none

   real :: a, b
   a = 2.0
   b = 3.0
   
   Print *, "Before calling swap"
   Print *, "a = ", a
   Print *, "b = ", b
   
   call swap(a, b)
   
   Print *, "After calling swap"
   Print *, "a = ", a
   Print *, "b = ", b
   
end program calling_func


subroutine swap(x, y) 
implicit none

   real :: x, y, temp   
   
   temp = x  
   x = y 
   y = temp  
   
end subroutine swap

编译并执行上述程序时，会产生以下结果：

Before calling swap
a = 2.00000000    
b = 3.00000000    
After calling swap
a = 3.00000000    
b = 2.00000000   

指定参数的意图

intent 属性允许您指定在过程中使用参数的意图。下表提供了 intent 属性的值：

以下示例演示了此概念：

program calling_func
implicit none

   real :: x, y, z, disc
   
   x = 1.0
   y = 5.0
   z = 2.0
   
   call intent_example(x, y, z, disc)
   
   Print *, "The value of the discriminant is"
   Print *, disc
   
end program calling_func


subroutine intent_example (a, b, c, d)     
implicit none     

   ! dummy arguments      
   real, intent (in) :: a     
   real, intent (in) :: b      
   real, intent (in) :: c    
   real, intent (out) :: d   
   
   d = b * b - 4.0 * a * c 
   
end subroutine intent_example

编译并执行上述程序时，会产生以下结果：

The value of the discriminant is
   17.0000000    

递归过程

当编程语言允许您在同一个函数内部调用函数时，就会发生递归。这称为函数的递归调用。

当一个过程直接或间接地调用自身时，称为递归过程。您应该通过在其声明前加上recursive关键字来声明此类过程。

当函数以递归方式使用时，必须使用result选项。

以下是一个示例，它使用递归过程计算给定数字的阶乘：

program calling_func
implicit none

   integer :: i, f
   i = 15
   
   Print *, "The value of factorial 15 is"
   f = myfactorial(15)
   Print *, f
   
end program calling_func

! computes the factorial of n (n!)      
recursive function myfactorial (n) result (fac)  
! function result     
implicit none     

   ! dummy arguments     
   integer :: fac     
   integer, intent (in) :: n     
   
   select case (n)         
      case (0:1)         
         fac = 1         
      case default    
         fac = n * myfactorial (n-1)  
   end select 
   
end function myfactorial

内部过程

当一个过程包含在程序中时，它被称为该程序的内部过程。包含内部过程的语法如下：

program program_name     
   implicit none         
   ! type declaration statements         
   ! executable statements    
   . . .     
   contains         
   ! internal procedures      
   . . .  
end program program_name

以下示例演示了此概念：

program mainprog  
implicit none 

   real :: a, b 
   a = 2.0
   b = 3.0
   
   Print *, "Before calling swap"
   Print *, "a = ", a
   Print *, "b = ", b
   
   call swap(a, b)
   
   Print *, "After calling swap"
   Print *, "a = ", a
   Print *, "b = ", b
 
contains   
   subroutine swap(x, y)     
      real :: x, y, temp      
      temp = x 
      x = y  
      y = temp   
   end subroutine swap 
   
end program mainprog   

编译并执行上述程序时，会产生以下结果：

Before calling swap
a = 2.00000000    
b = 3.00000000    
After calling swap
a = 3.00000000    
b = 2.00000000