Fortran

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Fortran
Fortran acs cover.jpeg

Paradigma többelvű: struktúrált, imperatív (procedurális, objektumorientált), generikus
Jellemző kiterjesztés .f, .for, .f90, .f95
Megjelent 1957
Tervező John Backus
Fejlesztő John Backus & IBM
Utolsó kiadás Fortran 2008 (ISO/IEC 1539-1:2010) (2010)
Típusosság erősen típusos, statikus típus, manifest
Megvalósítások Absoft, Cray, GFortran, G95, IBM, Intel, Lahey/Fujitsu, Open Watcom, Pathscale, PGI, Silverfrost, Oracle, XL Fortran, Visual Fortran és mások
Hatással volt rá Speedcoding
Befolyásolt nyelvek ALGOL 58, BASIC, C, PL/I, PACT I, MUMPS, Ratfor

A Fortran általános célú programozási nyelv, melyet elsősorban matematikai számítások (például mérnöki alkalmazások) megkönnyítésére fejlesztettek ki. Maga a Fortran szó a The IBM Mathematical Formula Translating System névből jön (=matematikai képletet fordító rendszer). Eredetileg csupa nagybetűvel írták (FORTRAN-nak), csak később tértek a ma is elfogadott nagy kezdőbetűs (Fortran) írásmódra. A Fortran volt ez első ún. magas szintű programozási nyelv. A nyelvet az IBM cég fejlesztette ki az 1950-es években, azóta több újabb verziója is megjelent. A különféle Fortran verziókat a megjelenési évük feltüntetésével különböztetik meg, a Fortran szó mögötti két számjegy erre utal.

A jelenleg is használatban lévő verziók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Fortran 66
  • Fortran 77
  • Fortran 90
  • Fortran 95

Új generációs verziók:

  • Fortran 2003
  • Fortran2008
  • Fortran2015

Manapság a leginkább elterjedt a 77-es verzió, de egyre népszerűbb a 90-es is. A Fortran 95 a 90-es verzió módosítása, mely 1996-ban jelent meg. Ezeken kívül vannak speciális verziók is, jó példa erre a HPF (High Performance Fortran = nagy teljesítményű Fortran), az F és a Ratfor.

Fontos, hogy a legtöbb Fortran 77-es szerkesztő speciális kiegészítéseket is támogat, pl. nem alapértelmezett kiterjesztéseket is elfogad. E szócikk azonban az alapértelmezett Fortran 77-et, Fortran90-et és Fortan95-öt ismerteti.

Mind a mai napig a Fortran a legelterjedtebb programozási nyelv a mérnöki (és egyéb magas szintű matematikai) számítások elvégzéséhez [forrás?]. Jelenleg a Fortran a legrégebb óta használatban lévő programozási nyelv. Többi oka is van annak, hogy a Fortran ilyen régóta alkalmazott és előreláthatólag az is marad, ilyen ok például a "szoftver-inercia". Tehát ha egy cég, ami hosszú évek során több millió dollárt költött egy megbízható szoftverre, nehezen fog átállni egy újabb nyelvre, főleg annak az ismeretében, hogy egy pontos és hiteles szoftver-fordítás és átállás eléggé nehezen kivitelezhető.

Tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Habár általános célú nyelvként tartják számon, a Fortrant a numerikus számításokra optimalizálták. Jellegzetes a hatványozás jele a **, és a komplex számok adattípusa (COMPLEX). Szembeszökő, hogy az utasításokat csupa nagybetűvel szokás megadni, bár a legtöbb fordító már kisbetűvel írva is képes megérteni őket. Az már csak kevésbé látható, hogy a szóközök csak a program olvashatóságát, tagoltságát javítják; a szóközök nélkül írt Fortran program ugyanúgy lefordul, és ugyanazt csinálja, mint szóközöket tartalmazó példánya. Így lehet a GO TO GOTO, az ELSE IF ELSEIF, az END DO ENDDO. A Fortran 90-ben standardizálták a vektor- és a mátrixműveleteket. Ezt segítik a MATLAB segítségével készült BLAS és LAPACK csomagok. Emellett léteznek még más csomagok is, mint például a LINPACK és EISPACK.[1] Számos csomag áll rendelkezésre a különféle tudományos és numerikus számításokhoz. A csomagokat nem kell importálni a programba, csak fordításkor kell kapcsolókat megadni.

A Fortran90 lehetőségei többek között a mutatók kezelésében, a saját típusok és a modulok használatának lehetővé tételében nyilvánulnak meg. A Fortran2003 már lehetővé teszi az objektumorientált, a Fortran2008 a párhuzamos programozást.

Formátum[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A régebbi Fortran programokat kötött formátumban írták, ahol is:

  • az első oszlopot a megjegyzés jelének tartották fenn (c, C)
  • a második-ötödik oszlopokba kerültek a címkék
  • a hatodik oszlop a folytatás jelzésére szolgált
  • a hetedik-hetvenkettedik oszlopba kerültek az utasítások

A lyukkártya-korszakból fennmaradt kötött formátumot a Fortran 90 tette opcionálissá. Egy hasonló megkötés volt, hogy a nevek legfeljebb hat betűsek lehettek. A Fortran 90-ben és 95-ben ez a határ 31; a Fortran 2003-as kiadása 63-ra növelte ezt a hosszt, és azt is lehetővé tette, hogy egy utasítást akár 255 sorba is tördelhessenek. Szabad formátumban a sorvégi & jel jelzi a folytatást. Eredetileg mindent nagybetűkkel írtak; ma a nyelv nagybetűérzéketlen.

Deklaráció[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ugyanebből a korszakból maradt fenn az implicit deklaráció is, ahol az I-N betűvel kezdődő változók egészeket jelölnek a matematikában szokásos módon (INTEGER). A többi betűvel kezdődő név lebegőpontos számot jelent (REAL). Ez a viselkedés azonban felülbírálható:

! Minden nem deklarált változó komplex, aminek c-vel vagy z-vel kezdődik a neve
IMPLICIT COMPLEX (c, z)

vagy letiltható:

IMPLICIT NONE

Ezután a nem deklarált változók fordítás idejű hibát adnak, ami megkönnyíti a hibakeresést.

Típusok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran alaptípusai:

  • INTEGER egész számok
  • REAL lebegőpontos szám
  • DOUBLE PRECISION dupla pontosságú lebegőpontos szám
  • COMPLEX komplex szám, két REAL-t tartalmaz
  • LOGICAL, logikai érték (.TRUE. vagy .FALSE.)
  • CHARACTER, szöveg típus, alapértelmezetten egy hosszúságú

Konstansok deklarálására a PARAMETER kulcsszó szolgál. A szöveges típus hosszát meg kell adni:

Fortran77-ben:

       CHARACTER*12 :: USERNAME
C USERNAME legfeljebb 12 karakter hosszú lehet

Fortran90-ben:

CHARACTER(LEN=12) :: USERNAME !USERNAME legfeljebb 12 karakter hosszú lehet

Szöveg értékét aposztrófok között kell megadni. A konkatenáció jele a //.

Szükség lehet arra, hogy egy program mindenütt azonos pontosságú számokat használjon. Ehhez vezették be a KIND-eket. A Fortran77 egyes változataiban, ha egy típus nevét egy csillag és egy szám követte, akkor az a tároláshoz használt bájtok számát jelezte. A Fortran90-be már szabványosítva került be:

INTEGER(KIND=2) !Ez -32768 és 32767 közötti értékek tárolására alkalmas.

ahol is a KIND a 2 hatványa kell, hogy legyen.

A kevésbé pontos KIND-ek a műveletek közben automatikusan konvertálódnak pontosabb KIND-ekké. Ez azonban csalóka lehet, mert ez pontosabb értéket sejtet a megadottnál, ezért az ilyen műveletek kerülendők.

Szöveges értékekre a KIND a karakterkészlet megválasztását jelenti:

CHARACTER(KIND=character_set, LEN=10) :: greek

A logikai változókhoz is definiálható KIND, de ez azt jelenti, hogy a két logikai érték egyike tárolódik a megadott számú bájton.

Alprogramok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy Fortran program lehet főprogram, függvény vagy szubrutin. Főprogram a PROGRAM, függvény a FUNCTION, szubrutin a SUBROUTINE kulcsszóval írható. Mindegyik futása leállítható a STOP utasítással. Végüket END jelzi. A függvénynek egy, a szubrutinnak több visszatérési értéke lehet. A visszatérési értékek megadásához kötelező a RETURN. Érdemes megadni a függvények és a szubrutinok típusát, mert a kikövetkeztetett típus hibaforrás lehet. A paraméterek típusát a deklarációban kell jelezni. Opcionális paraméterek a Fortran90 óta az OPTIONAL kulcsszóval deklarálhatók. Ha az opcionális argumentumokat nem adjuk meg, akkor létre sem jönnek; ez egy újabb hibaforrás. Paraméter-átadáskor a fordítók nem ellenőrzik a paraméterek típusát, ezért ez szintén hibákhoz vezethet. Szubrutin a neve előtti CALL utasítással hívható. A Fortran hagyományosan cím szerint adja át a paramétereket, vagyis nem másolatokat, hanem címeket ad át. A Fortran90-től kezdve lehetővé vált a név szerinti paraméter-átadás, a rekurzió és a modulok használata. A modulok MODULE kulcsszóval deklarálhatók, és deklarációkat, függvényeket, szubrutinokat, vagy interfészeket tartalmazhatnak. Egy modul használatát USE vezeti be. A név szerinti paraméter-átadást interfészek teszik lehetővé, ahol azt is jelezni kell, hogy a változó bemenő (INTENT IN), kimenő (INTENT OUT), vagy mindkettő (INTENT INOUT). Rekurzív függvények a RECURSIVE kulcsszóval és segédfüggvénnyel (RESULT) írhatók. A rekurzív szubrutinokat elég RECURSIVE-nak deklarálni.

Beágyazott eljárások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Beágyazott eljárások a Fortran90 óta készíthetők. A gazda programtól CONTAINS kulcsszó választja el, és csak a gazda programból hívhatók. Hozzáférnek a gazda összes változójához; felülírhatják, sőt felüldeklarálhatják őket. A modulokon kívül nem ágyazhatók egymásba; a modulokban a Fortran90-ben egy szintű, a Fortran95-ben és az újabb változatokban tetszőleges szintű beágyazás lehetséges. A beágyazott eljárások az implicit deklaráció megváltoztatását, illetve tiltását is öröklik.

Beágyazott eljárásokkal típuskonstruktorok és generikus eljárások: függvények, szubrutinok is készíthetők.

Logikai kifejezések és feltételes utasítások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A két logikai értéket .TRUE. és .FALSE. jelöli. A két pont is a név része, ami segíti a szabadabb névválasztást. Logikai változók a LOGICAL megjelöléssel deklarálhatók. A logikai műveleteket a .NOT. (nem), az .AND. (és) és az .OR. (vagy) valósítja meg. Precedenciájuk szerint a .NOT. a legerősebb, ezt követi az .AND., és végül az .OR. Az összehasonlító operátorok:

  • .EQ. egyenlő
  • .NE. nem egyenlő
  • .LT. kisebb
  • .LE. kisebb-egyenlő
  • .GT. nagyobb
  • .GE. nagyobb-egyenlő

A Fortran90 óta használhatók a más programnyelvekben megszokott összehasonlító szimbólumok is.

A feltételes utasításokat IF kezdi és END IF zárja. Lehet egy ELSE és több ELSE IF ága. Ha az utasítások nem a feltétel sorában kezdődnek, akkor kötelező a THEN az IF és az ELSE IF ágakban. A feltétel kiválasztása fentről lefelé halad, így a speciálisabb feltételeket előre kell venni. A feltételes szerkezetek egymásba ágyazhatók, de ha túl mély lenne a beágyazás, vagy túl bonyolultak a feltételek, akkor inkább szubrutint kell használni.

Ciklusok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran 77-es verzió szabványában csak egyféle ciklus, a DO ciklus érhető el, ami megfelel a más programnyelvek által használt for ciklusnak. A while és az until ciklusok szervezéséhez a GO TO utasítás megkerülhetetlen. Sok implementáció azonban már tartalmazta ezeket a ciklusokat is. Ezen úgy segítettek, hogy betették a 90-es szabványba az EXIT utasítást, amivel már nem lehet bárhova elugrani. Ez az utasítás arra szolgál, hogy a vezérlés elhagyja a ciklust, és az az utáni első sorra lépjen. A ciklus belsejében a C-től eltérően nem lehet megváltoztatni a ciklusváltozót, ezért a futtatások száma ránézésre megállapítható.

Fortran77-ben:

c Legyen iFunc() egész értékkel visszatérő függvény .
c A fordítónak csak egyszer kell iFunc-ra hivatkoznia.
DO 100 i = 1, iFunc(4711)
   c.. valami értelmes művelet
   c Nem lehet megváltoztatni i értékét
100 CONTINUE

Ugyanez Fortran90-ben:

! Legyen iFunc() egész értékkel visszatérő függvény .
! A fordítónak csak egyszer kell iFunc-ra hivatkoznia.
DO i = 1, iFunc(4711)
   !.. valami értelmes művelet
   ! Nem lehet megváltoztatni i értékét
ENDDO

Ugyanez az iteráció C-ben:

 for (i = 1; i <= iFunc(4711); i++) {
    /* valami értelmes művelet */
    /* i megváltoztatható */
 }

C-ben a ciklust egy logikai kifejezés határozza meg. Az iteráció addig megy, amíg ez a kifejezés igaz. A ciklus törzsében hívott függvények mellékhatásai megváltoztathatják az i változót, ezért nem biztos, hogy annyiszor fut le a ciklus, ahányszor akarjuk. A Fortran 95 óta lehet egy függvényt vagy szubrutint PURE-nak deklarálni, ami megköveteli a mellékhatásoktól való mentességet. Eszerint a bemenő argumentumok nem módosíthatók. Emellett a PURE-nak deklarált függvény vagy szubrutin nem tartalmazhat I/O utasításokat, és a globális változókart sem módosíthatja. Ha ez mégis megtörténne, akkor fordítási hibát kapunk.

Tömbök[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortranban a tömbök indexelése alapértelmezésben 1-től kezdődik. Egy tömb megadható elemeinek típusával, a nevével és kerek zárójelbe tett hosszával, vagy indexhatáraival. A túlindexelést a fordítók nem figyelik, így ez gyakori hiba. Magasabb dimenziós tömbök is megadhatók, a lehetséges legnagyobb dimenziószám a 7. Az egydimenziós tömbök kezelhetők vektorként, a kétdimenziósak mátrixként. Teljesen kitöltött mátrixok kezelhetők vektorként is, vagyis lehet őket skálázni, skaláris szorzatukat venni. Függvényekben és szubrutinokban a tömbök méreteinek meghatározása a főprogramra hagyható. Résztömbök indextartományokkal hivatkozhatók. Paraméterként a tömbök helyettesíthetők annyi megfelelő típusú változóval, ahány eleme a tömbnek van. A típusokat a fordítók nem ellenőrzik. A Fortran90 óta lépésköz is használható, tehát lehet például minden második sorra vagy oszlopra hivatkozni.

A Fortran90 óta különféle függvények léteznek a tömbök különböző méreteinek lekérdezésére. A Fortran90 előtt a tömbelemek egymás után oszlopfolytonosan tárolódtak a memóriában, a Fortran90 óta ez nincs meghatározva, akár különböző memóriákba is kerülhetnek az elemek. A tömböket a Fortran nem inicializálja, a frissen létrehozott tömb elemei határozatlanok. Teljes tömbök ciklusokkal tölthetők fel. Régebben szokás volt nagy méretű tömböket deklarálni, és csak részben feltölteni, mivel nem volt dinamikus allokáció. Ez a lehetőség a Fortran90-ben jelent meg először, a deklarációban ALLOCATABLE kulcsszóval, a tulajdonképpeni programban ALLOCATE, illetve DEALLOCATE utasításokkal. Dinamikus tömb csak allokált állapotban használható argumentumként. A tömbelemek feltételes megválasztásához a Fortran90-től kezdve maszkok is készíthetők WHERE feltétel END WHERE blokkal. A blokk egy másik formájában a maszk feltételének nem megfelelő elemekkel is lehet csinálni valamit a blokkban kiadott ELSEWHERE utasítással.

Stringek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A stringek a CHARACTER kulcsszóval és hosszukkal deklarálhatók. Ez tulajdonképpen a maximális hosszuk. A stringek nem tömbök, ezért nem allokálhatók, de lehet részstringjeikre indexekkel hivatkozni. A stringek indexelése is 1-től kezdődik. Az üres string és az üres részstring nem megengedett; az egy karakteres részstringre úgy lehet hivatkozni, hogy a kezdetét és a végét ugyanaz a szám jelöli. A stringekben a Fortran megkülönbözteti a kis- és a nagybetűket.

Globális változók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran hagyományosan nem ismeri a globális változókat. Ehelyett közös blokkokat kell létrehozni a COMMON kulcsszóval, két / közé tett névvel és magukkal a blokkba tartozó, előzetesen deklarált változókkal. A közös tömböket minden olyan részprogramba be kell tenni, ahol hivatkoznak rájuk. A névegyezés nem kötelező, a részprogramok csak a sorrendből tudják, hogy melyik változó melyik. Típusellenőrzés nincs, ezért a közös blokkokat hibaforrásnak tekintik, és lehetőleg mellőzik. Ha mégis használni kell, akkor külön fájlba teszik, és INCLUDE-olják mindenhová. A névtelen közös blokk speciális.

Előre ismert adatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az előre ismert értékű változók a DATA kulcsszóval, névvel és két / jel közé tett értékükkel deklarálhatók. Tömbök is deklarálhatók így. A DATA-ban megadott változók nem kerülhetnek be úgy közös blokkokba, mint a közönséges változók; ezen a BLOCK DATA és egy END közé zárt programrészlet segít. Csak itt lehet őket deklarálni és közös blokkba tenni.

I/O[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Változók beolvasására a READ, kiíratásra a WRITE utasítás szolgál. A standard be- és kimenet használatához egy csillagot kell utánuk írni, vagy egy zárójelbe két, vesszővel elválasztott csillagot. Az első csillagot helyettesítheti egy I/O egység száma, a másodikat egy FORMAT utasítás kóddal. Ha a FORMAT utasítás helyett csak egy csillag van, akkor az listavezérelt kiíratás, amit fájlba íráskor kerülni kell. Az egységszámok 1 és 99, egyes rendszereken 1 és 255 közé eshetnek. Az előre megnyitott standard bemenet egységszáma az 5, a standard kimeneté a 6. Egy egységen egy időben legfeljebb egy fájl lehet megnyitva, és a Fortran programban összesen legfeljebb 32 fájl lehet egyszerre megnyitva.

A FORMAT utasítás a kiírandó szöveg formázására szolgál. A formátumban használt leggyakoribb kódok:

  • A - szöveg
  • D - pontosabb valós szám, exponenciális alak (normálalak)
  • E - valós szám, exponenciális alak (normálalak)
  • F - valós szám, fixpontos formátum
  • I - egész
  • X - horizontális ugrás olvasáskor, szóköz íráskor
  • / - vertikális ugrás (új sor)

Az E, a D és az F általános formája w.d alakú, ahol w a szám egészrésze, és d a törtrésze. Az egészet jelentő kód után is meg kell adni, hogy milyen hosszú lesz a szám. A szöveget jelentő kódnál is megadható hossz, de nem kötelező. A FORMAT utasítás paramétereként egy ilyen elemekből építkező kódot kell megadni, vagy egy címkét, amivel a kódot tartalmazó sorra mutatunk.

Ha a kiírandó adat túl rövid, akkor a fordítók szóközökkel pótolják ki. Ha az adat törtrésze túl hosszú, akkor kerekíti. Ha az adat egészrésze, vagy a szöveges adat túl hosszú, akkor figyelmeztetésként csillagokat ír ki.

Csak megnyitott fájlba lehet írni, vagy onnan olvasni. Egyes egységekre megnyitás nélkül írni, illetve a leírtakat kiolvasni nem fordítási hiba, de nem oda kerülnek az információk, ahova akartuk; ilyen például a 39-es egység, ami a szalagos tárhoz volt rendelve. Ma egy új fájlt hoz létre TAPE39 vagy FTN039.DAT névvel. Ez a szalagos egységek használatának idejéből maradt fenn, és elavultnak tekintik. Az OPEN() utasításban nagyon sok opció adható meg. A FILE = fájlnévben a fájl elérési útját kell megadni. Az UNIT = egységszám megadása is kötelező. A fájl elérése lehet SEQUENTIAL (=szekvenciális, közvetett) vagy DIRECT (=direkt, közvetlen); alapértelmezésben SEQUENTIAL. A fájl formátuma lehet FORMATTED (=formázott) vagy UNFORMATTED (=formázatlan); alapértelmezésben UNFORMATTED. Formázott esetben meg kell adni a rekordhosszt is, erre a RECL = rekordhossz szolgál. A rekordhossz többnyire megfeleltethető a fájl sorainak hosszával. Használat után a fájlt be kell zárni a CLOSE (egységszám) utasítással. További opciók az ERR=címke az I/O hiba kezelésének címkéje, STA= a fájl állapota: NEW, ha új, OLD, ha régi, és SCRATCH, ha átmeneti. Bezáráskor a fájl törölhető a CLOSE utasítás a STATUS='DELETE' paraméterrel.

A szekvenciális fájlok rekordonként olvashatók a fájl elejétől a fájl végéig. A Fortran77 nem specifikálta a mutató helyét, ezért megnyitás után az olvasáshoz ki kellett adni a REWIND utasítást, amivel a fájl elejére lehet ugrani. A Fortran90 óta az írásra vagy csak olvasásra megnyitott fájl elejére, a hozzáfűzésre megnyitott fájl végére mozog.

Minden olvasás alapértelmezetten új rekordot olvas be, egészen addig, amíg el nem ér a fájl végéig. Visszafelé a BACKSPACE utasítással lehet mozogni. Új rekordokat csak a fájl végére lehet fűzni; REWIND után írni a fájl tartalmának megsemmisülésével jár. A direkt hozzáférésű fájlokban lehet sorszámmal hivatkozni a rekordokra, de ehhez meg kell adni a rekordhosszt, ami a fájl egész életében állandó marad. A formázott fájlok szövegként írhatók-olvashatók, míg a nem formázottak bináris gépi kódot tartalmaztak, és nem hordozhatók, gyakran még azonos típusú gépek és operációs rendszerek között sem.

A szövegfájlok rendszerint formázott szekvenciális fájlok. A nem formázott szekvenciális fájlok az egyes programegységek közötti kommunikációra valók. Egy rekord akár több ezer mezőt is tartalmazhat; ennek csak az operációs rendszer szab határt. A nem formázott direkt elérésű fájlok használata hatékonyabbá teheti a programot, de használatához tudni kell, hogy az adott rendszer milyen mértékegységben méri a rekordhosszt, és hogy egy számot hány bájton tárol. A formázott direkt elérésű fájlok rekordhosszát mindenütt karakterben mérik.

A Fortran90 újabb utasításokkal és paraméterekkel bővítette a fájlkezelés képességeit. Így például APPEND-re megnyitva a mutató eleve a fájl végére van pozicionálva, és különféle tulajdonságok kérdezhetők le a fájl megnyitása után.

Felhasználói típusok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Felhasználói típusok a Fortran90 óta TYPE kulcsszóval hozhatók létre:

TYPE PONT
REAL x, y, z
END TYPE PONT

Ez az adatszerkezet inkább a Pascal rekordjaira és a C nyelv struct-jaira hasonlít, mint osztályokra. Az objektumorientált programozást a Fortran2003 vezette be.

A típusba a % jellel lehet lefúrni:

P%x=4.0
P%y=4.0
P%z=5.0

Az egyes felhasználói típusok egymásba ágyazhatók. Mélyebbre is le lehet fúrni:

golyo%kozeppont%x

Az összetett típusok lehetnek tömbelemek, paraméterek vagy visszatérési értékek. Az egyes adatmezők értékei tömbök is lehetnek, kivéve a dinamikus tömböket.

Pointerek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A pointereket a Fortran90 vezette be. A pointerek POINTER kulcsszóval és céljuk típusával deklarálandók. A pointerek lehetséges célját TARGET jelöli a deklarációban. Az így megjelölt célra => jellel állítható pointer; ezután a cél hivatkozható a pointer nevével is, de tényleges másolás nem történik. A pointerek hivatkozásait a fordítók automatikusan feloldják. A pointer átállítható egy másik célra, vagy a Null értékre a NULLIFY utasítással.

A pointerek is allokálhatók; ekkor a NULLIFY utasítás memóriaszemetet hagy maga után; helyette deallokálni kell. A pointerek mutathatnak dinamikus tömbökre is. A dinamikus tömbök hatékonyabbak, de a dinamikus pointerek flexibilisebbek.

A pointerek lehetnek argumentumok, de csak INTENT deklaráció nélkül. Használatuk interfészt igényel. Lehetnek visszatérési értékek is. Lehetnek tömbök elemei, mezőértékek is.

Újabb változatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortrannak több átdolgozott kiadása is megjelent a Fortran90 óta, de ezek nem terjedtek még el széles körben.

Fortran95[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran95 újdonságai:

  • FORALL és beágyazott WHERE szerkezetek a vektorizáció megkönnyítésére
  • PURE és ELEMENTAL eljárások
  • A származtatott típusok és a pointerek inicializálása
  • A DATA-ban foglaltak inicializálási lehetőségeinek bővítése
  • Az allokált tömbök automatikus deallokálásása a hatókör elhagyásával

Több belső függvény használatának körét bővítették, például a MAXLOC kaphat egy dim paramétert.

Eltávolítottak néhány, a régi programozási gyakorlatban használt eszközt, amik azonban számos hibalehetőséget hordoztak magukban:

  • REAL és DOUBLE PRECISION ciklusváltozók
  • Ugrás blokkon kívüli END IF-re
  • H formátumleíró
  • Számított címkéjű GO TO utasítások

A Fortran95 kibővítette az allokálható tömbök használati körét. Így lehetnek típusmezők, paraméterek és visszatérési értékek. Az automatikus deallokáció miatt ezzel elmúlik a memóriaszivárgás veszélye, ami pointerek esetén fennáll. Egy másik hasznos lehetőség a lebegőpontos kivételkezelés.

A Fortran95 két opcionális modult is tartalmaz, amik lehetővé teszik a változó hosszúságú stringek kezelését és a feltételes fordítást. Ezek azonban nem érhetők el mindenütt, így hordozható program nem használhatja őket.

Fortran2003[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran2003 sok új, objektumelvű eszközt vezetett be. A Fortran Munkacsoport honlapján összefoglaló érhető el róluk.[2]

  • A felhasználói típusok lehetőségeinek kibővítése: parametrizálhatóság, a hozzáférés ellenőrzése, konstruktorok és finalizátorok
  • Öröklődés, polimorfizmus, dinamikus típusallokáció, és típushoz kapcsolódó eljárások
  • Az adatkezelés lehetőségeinek bővítése: allokálható komponensek, VOLATILE attributum, explicit típusspecifikáció tömbkonstruktorokban, allokáló utasítások, a pointerkezelés képességének bővítése, a belső eljárások képességeinek bővítése, kiterjesztett inicializáló kifejezések
  • Input-output: aszinkron adatátvitel, adatáram hozzáférés, saját típusokhoz készíthető író-olvasó műveletek, a formátum konverziókban történő kerekítések ellenőrzése, az automatikusan megnyitott egységek nevei, kulcsszavak regularizációja, FLUSH utasítás, és hozzáférés a hibaüzenetekhez
  • Eljáráspointerek
  • Lebegőpontos hibakezelés és IEEE szerinti lebegőpontos aritmetika
  • A C nyelvvel való együttműködés javítása, a képességek megfeleltetése
  • Nemzetköziség: ISO 10646 négy bájtos karakterek kezelése, tizedespont helyett tizedesvessző választása az I/O utasításokban
  • Az operációs rendszerrel való együttműködés: hozzáférés parancssori argumentumokhoz, környezeti változókhoz, és a processzor hibaüzeneteihez
  • Almodulok, a modulok specifikációjának és implementációjának szétbontása különböző alprogramokba. Ez javítja a nagy könyvtárak áttekinthetőségét, támogatjaaz üzletititkok megőrzését, és segít elkerülni a fordítási kaszkádokat.

Fortran2008[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran2008 nevével ellentétben 2010-ben jelent meg. Az új képességek a párhuzamos programozást támogatják.[3]

  • Almodulok, a modulok további strukturálása
  • CO-tömbök, párhuzamos végrehajtási modell[4]
  • DO CONCURRENT, függetlenül végrehajtható iterációk
  • CONTIGUOUS attributum, tárolási szabályok specifikálása
  • BLOCK szerkezet, lokális hatókörű objektumok deklarálását tartalmazhatják
  • Rekurzív allokálható komponensek, a felhasználói típusok rekurzív pointereinek alternatívája

Fortran 2015[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A nyelv tervezett következő továbbfejlesztése a Fortran 2015 csak kisebb változtatásokat fog tartalmazni. A tervek közt szerepel további átjárhatóság a Fortran és a C között, további párhuzamossági funkciók, és az "egyszerű hiányosságok, és létező funkciók közötti különbségek eltávolítása"[5].

Fordítók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fortran-fordítók minden számítógépre léteznek, a munkaállomásoktól a szuperszámítógépekig.

Kereskedelmi szoftverek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kereskedelmi fordítók fő szállítói a számítógépgyártók, mint az IBM, a Sun Microsystems, a HP, az Intel, vagy szoftvergyártók, mint az Absoft, a PGI, a NAG, a Lahey, vagy a Salford. Tisztán Fortran77-fordítókat ma már nem készítenek, mert a Fortran95 majdnem a teljes Fortran77-et tartalmazza, csak néhány hibaforrást távolítottak el belőle.

Egyes termékek magánfelhasználóknak és nem kereskedelmi célokra ingyenes próbaverzióban is elérhetők, mint Linuxra az Intel-Fortran-Compiler, a Sun Studio Express, Windowsra a Salford fordítója, és a DEC Fortran az OpenVMS számára.

Szabad szoftverek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A majdnem minden platformra elérhető GNU Compiler Collection (GCC) a 4.0-s verzió óta tartalmaz Fortran95 fordítót (GNU Fortran). A GCC korábbi verziói még a Fortran77-hez tartalmaznak fordítót. Emellett a G95 egy másik fordító a Fortran95-höz.[6] Ezen alapul a 2003 gfortran. Az OpenWatcom fejlesztői is megalkották saját FORTRAN-77-fordítójukat.[7]

Keresztfordítók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Vannak keresztfordítók, amik a Fortran77-ben készült programokat automatikusan C nyelvre fordítják. Ilyen fordító például az f2c. Az így készült C kód azonban nehezen olvasható.[8] A NAG-fordító a C-t köztes nyelvként használja.

Nyelvi támogatás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Míg a legtöbb fordító a teljes Fortran95 szabványt támogatja, addig a Fortran2003 és a Fortran2008 képességeinek csak egy része érhető el. A Cray és az IBM fordítója azonban a Fortran2003 összes képességét használja.[9]

Humor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Fortran77-hez volt egy javaslat, ami betiltotta volna az O betű használatát a változónevekben, hogy ne lehessen összetéveszteni a 0 számjeggyel. Mivel a javaslat A kártékonynak tekinthető O betű nevet viselte, ezért sokan arra gondoltak, hogy az O betűt teljesen ki fogják törölni az ábécéből. Ennek előnyei közé tartozott volna a GO TO utasítás kiküszöbölése, és a nehézkes FORMAT utasítások kivezetése; a GO TO törlése kikényszerítette volna a strukturált programozást. Megjegyezték, hogy ezután egyes régebbi programok nem futnának, de ezek legtöbbje nem lenne konform.[10][11]

Amikor a bizottság azt kezdte el vitatni, hogy a DO ciklus minimális végrehajtási száma 0 (elöltesztelő) vagy 1 (hátultesztelő) legyen, Loren Meissner azzal az ötlettel állt elő, hogy a minimális végrehajtási szám 2 legyen. Ezt azzal indokolta, hogy ha valamit egyszer akarunk megcsinálni, akkor oda nem kell ciklus.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Megjegyzés Cleve Molertől a MATLAB készítőjétől MATLAB Incorporates LAPACK, 2000. (Hozzáférés: 2008. december 20.)
  2. Fortran Working Group (WG5). Letölthető, mint PDF file or gzip-peltömörített PostScript fájl, FTP.nag.co.uk
  3. N1836, Summary of Voting/Table of Replies on ISO/IEC FDIS 1539-1, Information technology - Programming languages - Fortran - Part 1: Base language ftp://ftp.nag.co.uk/sc22wg5/N1801-N1850/N1836.pdfPDF( 101 KiB)
  4. N1830, Information technology — Programming languages — Fortran — Part 1: Base language ftp://ftp.nag.co.uk/sc22wg5/N1801-N1850/N1830.pdfPDF( 7.9 MiB)
  5. Doctor Fortran Goes Dutch: Fortran 2015
  6. G95
  7. OpenWatcom
  8. f2c
  9. Ian D. Chivers, Jane Sleightholme, Compiler support for the Fortran 2003 standard, ACM SIGPLAN Fortran Forum 29, 2 (2009).
  10. X3J3 post-meeting distribution for meeting held at Brookhaven National Laboratory in November 1976.
  11. "The obliteration of O", Computer Weekly, March 3, 1977