fortran - 派生类型中的可变长度数组
问题描述
我主要在 Python 中进行科学编程,并没有大量的 Fortran (90/95) 经验。对于我的一个项目,我想定义一个派生类型并为该类型重载一堆运算符。至关重要的是,我希望派生类型的变量之一是可变长度的数组;至少,我在代码的不同部分需要两种不同的长度。我怎样才能最有效地实现这一目标并避免代码重复?
我的第一种方法是使用可分配数组,但这涉及整个代码中的多个分配语句,包括重载的运算符。在 MPI 应用程序中使用代码时,这也导致了困难。
我目前的方法是在两个单独的模块中定义一个同名的类型,并在代码的不同部分使用一个或另一个。可以使用头文件(mytype_operators.h
在下面的示例中)共享重载的运算符。
module mod1
type mytype
real :: x1
real,dimension(1) :: x2
end type mytype
#include "mytype_operators.h"
end module mod1
module mod2
type mytype
real :: x1
real,dimension(10) :: x2
end type mytype
#include "mytype_operators.h"
end module mod2
不幸的是,代码中有一个模块带有我想用于两种类型的子例程。目前我有该代码的两份副本;一个带“ use mod1
”,另一个带“ use mod2
”。我可以改进这一点并避免代码重复吗?
解决方案
您的案例非常适合使用 2003 年标准中引入的 Fortran 功能(后来被编译器采用),名为parameterized derived types。首先,您应该检查编译器的合规性状态,以了解它是否完全受支持。
此功能允许您在声明或构造派生类型时传递自定义参数,因此内部功能将相应调整。它们有利于将不同的行为选择组合在一个类型名称中,可能具有相当大的编码或存储差异。有两种类型的参数:
kind
参数的行为很像内在类型的种类说明符。所有变量的种类参数在编译时必须是已知的,并且实际上被视为常量值。方便的是您可以通过仅更改声明或构造中的值来轻松更改它(在代码时间)。这通常用于特化内在类型的组件类型。len
参数的行为很像固有字符类型的 len 说明符。您可以在编译时或运行时定义 len 参数,并且变量的 len 参数不能更改,除非您将其声明为可分配的。此外,您可以在过程中使用带有假定 len 参数的参数,并避免代码冗长。这通常用作派生类型的“长度”或“维度”参数,因为您可以在声明数组边界和字符长度时使用它们。
通常,类型参数用于模拟派生类型中内在类型的功能,但您也可以“创造性”并将其用于其他事情,例如转换矩阵类型的维度空间;对于自定义“联合类型”(如枚举);作为“测量单位”数据类型中物理量的性质(用“质量”单位注释的实际值与“温度”单位不直接兼容,但它们可以在代码); 元组类型的“arity”...
module mod1
type :: mytype(n)
integer, len :: n
real :: x1
real, dimension(n) :: x2
end type mytype
contains
! your operations here...
end module mod1
并像这样使用它:
program test_pdt
use mod1
implicit none
type(mytype(10)) :: mt10
type(mytype(1)) :: mt1
integer :: i
mt10%x1 = 40.0
mt10%x2 = [(0.5 * i, i = 1, 10)]
mt1 = mytype(1)(20.0, [30.0])
call sub(mt10)
call sub1(mt1)
contains
subroutine sub(m)
! accepts values with any "n" parameter
type(mytype(*)) :: m
! you can also use them in declarations
integer, dimension(m%n + 1) :: y
type(mytype(m%n)) :: w
print *, m%n, w%n, size(y)
end
subroutine sub1(m)
type(mytype(1)) :: m ! only accepts values with n=1
print *, m%x1, m%x2, m%n
end
end
警告:尽管该功能已在多年前宣布,但最近才添加到大多数编译器中,您应该知道在实现中仍然存在一些错误。经常使用你应该没问题,但我经常在某些极端情况下遇到错误的语法错误,有时甚至是 ICE。
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