- •Предисловие
- •1. Элементы языка
- •1.1. Свободная форма записи программы
- •1.2. Консоль-проект
- •1.2.1. Создание проекта в CVF
- •1.2.2. Создание проекта в FPS
- •1.2.3. Операции с проектом
- •1.2.4. Файлы с исходным текстом
- •1.3. Операторы
- •1.4. Объекты данных
- •1.5. Имена
- •1.6. Выражения и операции
- •1.7. Присваивание
- •1.8. Простой ввод/вывод
- •1.8.1. Некоторые правила ввода
- •1.8.2. Ввод из текстового файла
- •1.8.3. Вывод на принтер
- •1.9. Рекомендации по изучению Фортрана
- •1.10. Обработка программы
- •2. Элементы программирования
- •2.1. Алгоритм и программа
- •2.2. Базовые структуры алгоритмов
- •2.2.1. Блок операторов и конструкций
- •2.2.2. Ветвление
- •2.2.3. Цикл
- •2.2.3.1. Цикл "с параметром"
- •2.2.3.2. Циклы "пока" и "до"
- •2.2.4. Прерывание цикла. Объединение условий
- •2.3. Программирование "сверху вниз"
- •2.3.1. Использование функций
- •2.3.2. Использование подпрограмм
- •2.3.3. Использование модулей
- •2.4. Этапы проектирования программ
- •2.5. Правила записи исходного кода
- •3. Организация данных
- •3.1. Типы данных
- •3.2. Операторы объявления типов данных
- •3.2.1. Объявление данных целого типа
- •3.2.2. Объявление данных вещественного типа
- •3.2.3. Объявление данных комплексного типа
- •3.2.4. Объявление данных логического типа
- •3.3. Правила умолчания о типах данных
- •3.4. Изменение правил умолчания
- •3.5. Буквальные константы
- •3.5.1. Целые константы
- •3.5.2. Вещественные константы
- •3.5.3. Комплексные константы
- •3.5.4. Логические константы
- •3.5.5. Символьные константы
- •3.6. Задание именованных констант
- •3.7. Задание начальных значений переменных. Оператор DATA
- •3.8. Символьные данные
- •3.8.1. Объявление символьных данных
- •3.8.2. Применение звездочки для задания длины строки
- •3.8.3. Автоматические строки
- •3.8.4. Выделение подстроки
- •3.8.5. Символьные выражения. Операция конкатенации
- •3.8.6. Присваивание символьных данных
- •3.8.7. Символьные переменные как внутренние файлы
- •3.8.8. Встроенные функции обработки символьных данных
- •3.8.9. Выделение слов из строки текста
- •3.9. Производные типы данных
- •3.9.1. Объявление данных производного типа
- •3.9.2. Инициализация и присваивание записей
- •3.9.2.1. Конструктор производного типа
- •3.9.2.2. Присваивание значений компонентам записи
- •3.9.2.3. Задаваемые присваивания записей
- •3.9.3. Выражения производного типа
- •3.9.4. Запись как параметр процедуры
- •3.9.5. Запись как результат функции
- •3.9.6. Пример работы с данными производного типа
- •3.9.7. Структуры и записи
- •3.9.7.1. Объявление и присваивание значений
- •3.9.7.2. Создание объединений
- •3.9.8. Итоговые замечания
- •3.10. Целочисленные указатели
- •3.11. Ссылки и адресаты
- •3.11.1. Объявление ссылок и адресатов
- •3.11.2. Прикрепление ссылки к адресатам
- •3.11.3. Инициализация ссылки. Функция NULL
- •3.11.4. Явное открепление ссылки от адресата
- •3.11.5. Структуры со ссылками на себя
- •3.11.6. Ссылки как параметры процедур
- •3.11.7. Параметры с атрибутом TARGET
- •3.11.8. Ссылки как результат функции
- •4. Массивы
- •4.1. Объявление массива
- •4.2. Массивы нулевого размера
- •4.3. Одновременное объявление объектов разной формы
- •4.4. Элементы массива
- •4.5. Сечение массива
- •4.6. Присваивание массивов
- •4.7. Маскирование присваивания
- •4.7.1. Оператор и конструкция WHERE
- •4.7.2. Оператор и конструкция FORALL
- •4.8. Динамические массивы
- •4.8.1. Атрибуты POINTER и ALLOCATABLE
- •4.8.2. Операторы ALLOCATE и DEALLOCATE
- •4.8.3. Автоматические массивы
- •4.9. Массивы - формальные параметры процедур
- •4.9.1. Массивы заданной формы
- •4.9.2. Массивы, перенимающие форму
- •4.9.3. Массивы, перенимающие размер
- •4.10. Использование массивов
- •4.11. Массив как результат функции
- •4.12. Встроенные функции для массивов
- •4.12.1. Вычисления в массиве
- •4.12.2. Умножение векторов и матриц
- •4.12.3. Справочные функции для массивов
- •4.12.3.1. Статус размещаемого массива
- •4.12.3.2. Граница, форма и размер массива
- •4.12.4. Функции преобразования массивов
- •4.12.4.1. Элементная функция MERGE слияния массивов
- •4.12.4.2. Упаковка и распаковка массивов
- •4.12.4.3. Переформирование массива
- •4.12.4.4. Построение массива из копий исходного массива
- •4.12.4.5. Функции сдвига массива
- •4.12.4.6. Транспонирование матрицы
- •4.13. Ввод/вывод массива под управлением списка
- •4.13.1. Ввод/вывод одномерного массива
- •4.13.2. Ввод/вывод двумерного массива
- •5. Выражения, операции и присваивание
- •5.1. Арифметические выражения
- •5.1.1. Выполнение арифметических операций
- •5.1.2. Целочисленное деление
- •5.1.3. Ранг и типы арифметических операндов
- •5.1.4. Ошибки округления
- •5.2. Выражения отношения и логические выражения
- •5.3. Задаваемые операции
- •5.4. Приоритет выполнения операций
- •5.5. Константные выражения
- •5.6. Описательные выражения
- •5.7. Присваивание
- •6. Встроенные процедуры
- •6.1. Виды встроенных процедур
- •6.2. Обращение с ключевыми словами
- •6.3. Родовые и специфические имена
- •6.4. Возвращаемое функцией значение
- •6.5. Элементные функции преобразования типов данных
- •6.6. Элементные числовые функции
- •6.7. Вычисление максимума и минимума
- •6.8. Математические элементные функции
- •6.8.1. Экспоненциальная, логарифмическая функции и квадратный корень
- •6.8.2. Тригонометрические функции
- •6.9. Функции для массивов
- •6.10. Справочные функции для любых типов
- •6.11. Числовые справочные и преобразовывающие функции
- •6.11.1. Модели данных целого и вещественного типа
- •6.11.2. Числовые справочные функции
- •6.12. Элементные функции получения данных о компонентах представления вещественных чисел
- •6.13. Преобразования для параметра разновидности
- •6.14. Процедуры для работы с битами
- •6.14.1. Справочная функция BIT_SIZE
- •6.14.2. Элементные функции для работы с битами
- •6.14.3. Элементная подпрограмма MVBITS
- •6.14.4. Пример использования битовых функций
- •6.15. Символьные функции
- •6.16. Процедуры для работы с памятью
- •6.17. Проверка состояния "конец файла"
- •6.18. Неэлементные подпрограммы даты и времени
- •6.19. Случайные числа
- •6.20. Встроенная подпрограмма CPU_TIME
- •7. Управляющие операторы и конструкции
- •7.1. Оператор GOTO безусловного перехода
- •7.2. Оператор и конструкции IF
- •7.2.1. Условный логический оператор IF
- •7.2.2. Конструкция IF THEN END IF
- •7.2.3. Конструкция IF THEN ELSE END IF
- •7.2.4. Конструкция IF THEN ELSE IF
- •7.3. Конструкция SELECT CASE
- •7.4. DO-циклы. Операторы EXIT и CYCLE
- •7.5. Возможные замены циклов
- •7.6. Оператор STOP
- •7.7. Оператор PAUSE
- •8. Программные единицы
- •8.1. Общие понятия
- •8.2. Использование программных единиц в проекте
- •8.3. Работа с проектом в среде DS
- •8.4. Главная программа
- •8.5. Внешние процедуры
- •8.6. Внутренние процедуры
- •8.7. Модули
- •8.8. Оператор USE
- •8.9. Атрибуты PUBLIC и PRIVATE
- •8.10. Операторы заголовка процедур
- •8.10.1. Общие характеристики операторов заголовка процедур
- •8.10.2. Результирующая переменная функции
- •8.11. Параметры процедур
- •8.11.1. Соответствие фактических и формальных параметров
- •8.11.2. Вид связи параметра
- •8.11.3. Явные и неявные интерфейсы
- •8.11.4. Ключевые и необязательные параметры
- •8.11.5. Ограничения на фактические параметры
- •8.11.6. Запрещенные побочные эффекты
- •8.12. Перегрузка и родовые интерфейсы
- •8.12.1. Перегрузка процедур
- •8.12.2. Перегрузка операций и присваивания
- •8.12.3. Общий вид оператора INTERFACE
- •8.13. Ассоциирование имен
- •8.14. Область видимости имен
- •8.15. Область видимости меток
- •8.16. Ассоциирование памяти
- •8.16.1. Типы ассоциируемой памяти
- •8.16.2. Оператор COMMON
- •8.16.3. Программная единица BLOCK DATA
- •8.17. Рекурсивные процедуры
- •8.18. Формальные процедуры
- •8.18.1. Атрибут EXTERNAL
- •8.18.2. Атрибут INTRINSIC
- •8.19. Оператор RETURN выхода из процедуры
- •8.20. Оператор ENTRY дополнительного входа в процедуру
- •8.21. Атрибут AUTOMATIC
- •8.22. Атрибут SAVE
- •8.23. Атрибут STATIC
- •8.24. Атрибут VOLATILE
- •8.25. Чистые процедуры
- •8.26. Элементные процедуры
- •8.27. Операторные функции
- •8.28. Строка INCLUDE
- •8.29. Порядок операторов и директив
- •9. Форматный ввод/вывод
- •9.1. Преобразование данных. Оператор FORMAT
- •9.2. Программирование спецификации формата
- •9.3. Выражения в дескрипторах преобразований
- •9.4. Задание формата в операторах ввода/вывода
- •9.5. Списки ввода/вывода
- •9.5.1. Элементы списков ввода/вывода
- •9.5.2. Циклические списки ввода/вывода
- •9.5.3. Пример организации вывода
- •9.6. Согласование списка ввода/вывода и спецификации формата. Коэффициент повторения. Реверсия формата
- •9.7. Дескрипторы данных
- •9.8. Дескрипторы управления
- •9.9. Управляемый списком ввод/вывод
- •9.9.1. Управляемый именованным списком ввод/вывод
- •9.9.1.1. Объявление именованного списка
- •9.9.1.2. NAMELIST-вывод
- •9.9.1.3. NAMELIST-ввод
- •9.9.2. Управляемый неименованным списком ввод/вывод
- •9.9.2.1. Управляемый неименованным списком ввод
- •9.9.2.2. Управляемый неименованным списком вывод
- •10. Файлы Фортрана
- •10.1. Внешние и внутренние файлы
- •10.2. Позиция файла
- •10.3. Устройство ввода/вывода
- •10.4. Внутренние файлы
- •10.5. Внешние файлы
- •10.6. Записи
- •10.6.1. Типы записей
- •10.6.2. Записи фиксированной длины
- •10.6.3. Записи переменной длины
- •10.6.4. Сегментированные записи
- •10.6.5. Потоки
- •10.6.6. CR-потоки
- •10.6.7. LF-потоки
- •10.7. Передача данных с продвижением и без
- •10.8. Позиция файла перед передачей данных
- •10.9. Позиция файла после передачи данных
- •10.10. Двоичные последовательные файлы
- •10.11. Неформатные последовательные файлы
- •10.12. Текстовые последовательные файлы
- •10.13. Файлы, подсоединенные для прямого доступа
- •10.14. Удаление записей из файла с прямым доступом
- •10.15. Выбор типа файла
- •11. Операции над внешними файлами
- •11.1. Оператор BACKSPACE
- •11.2. Оператор REWIND
- •11.3. Оператор ENDFILE
- •11.4. Оператор OPEN
- •11.5. Оператор CLOSE
- •11.6. Оператор READ
- •11.7. Оператор ACCEPT
- •11.8. Оператор FIND
- •11.9. Оператор DELETE
- •11.10. Оператор UNLOCK
- •11.11. Оператор WRITE
- •11.12. Оператор PRINT
- •11.13. Оператор REWRITE
- •11.14. Оператор INQUIRE
- •11.15. Функция EOF
- •11.16. Организация быстрого ввода/вывода
- •12.1. Некоторые сведения об объектах ActiveX
- •12.2. Для чего нужен конструктор модулей
- •12.3. Интерфейсы процедур управления Автоматизацией
- •12.4. Идентификация объекта
- •12.5. Примеры работы с данными Автоматизации
- •12.5.1. OLE-массивы
- •12.5.2. BSTR-строки
- •12.5.3. Варианты
- •12.6. Другие источники информации
- •12.7. Как воспользоваться объектом ActiveX
- •12.8. Применение конструктора модулей
- •12.9. Пример вызова процедур, сгенерированных конструктором модулей
- •Приложение 1. Вывод русского текста в DOS-окно
- •Приложение 2. Нерекомендуемые, устаревшие и исключенные свойства Фортрана
- •П.-2.1. Нерекомендуемые свойства Фортрана
- •П.-2.1.1. Фиксированная форма записи исходного кода
- •П.-2.1.2. Оператор EQUIVALENCE
- •П.-2.1.3. Оператор ENTRY
- •П.-2.1.4. Вычисляемый GOTO
- •П.-2.1.5. Положение оператора DATA
- •П.-2.2. Устаревшие свойства Фортрана, определенные стандартом 1990 г.
- •П.-2.2.1. Арифметический IF
- •П.-2.2.2. Оператор ASSIGN присваивания меток
- •П.-2.2.3. Назначаемый GOTO
- •П.-2.2.4. Варианты DO-цикла
- •П.-2.2.5. Переход на END IF
- •П.-2.2.6. Альтернативный возврат
- •П.-2.2.7. Дескриптор формата H
- •П.-2.3. Устаревшие свойства Фортрана, определенные стандартом 1995 г.
- •П.-2.4. Исключенные свойства Фортрана
- •Приложение 3. Дополнительные процедуры
- •П.-3.1. Запуск программ
- •П.-3.2. Управление программой
- •П.-3.3. Работа с системой, дисками и директориями
- •П.-3.4. Управление файлами
- •П.-3.5. Генерация случайных чисел
- •П.-3.6. Управление датой и временем
- •П.-3.7. Ввод с клавиатуры и генерация звука
- •П.-3.8. Обработка ошибок
- •П.-3.9. Аргументы в командной строке
- •П.-3.10. Сортировка и поиск в массиве
- •П.-3.11. Управление операциями с плавающей точкой
- •Литература
- •Предметный указатель
- •Оглавление
10. Файлы Фортрана
10.1. Внешние и внутренние файлы
В Фортране различают два вида файлов: внешние и внутренние. Внешний файл - файл, существующий в среде, внешней по отношению
к выполняемой программе.
Внутренние файл - символьная строка (подстрока) или массив. Внутренние файлы являются открытыми по умолчанию. Внешние
файлы должны быть открыты (подсоединены к устройству В/В) оператором
OPEN.
К файлам Фортрана можно организовать либо последовательный, либо прямой доступ. К некоторым видам файлов - и тот и другой. С внутренними файлами используется только последовательный доступ.
Внешние файлы могут быть:
•форматными (текстовыми, ASCII);
•двоичными (бинарными);
•неформатными.
Двоичный и неформатный файлы содержат неформатные записи, т. е. записи, создаваемые без преобразования данных. Файл не может одновременно содержать форматные и неформатные записи.
Внешние файлы могут быть открыты как для монопольного, так и для разделенного (сетевого) доступа. Можно создать временный (scratch) внешний файл, который будет удален с физического устройства либо после его закрытия, либо при нормальном завершении программы. При разделенном доступе внешний файл можно заблокировать (сделать недоступным для другого процесса).
10.2. Позиция файла
В результате выполнения операции над внешним файлом он может находиться:
•в начальной точке файла - непосредственно перед первой записью;
•между соседними записями файла;
•в пределах одной записи;
•в конечной точке файла - после последней записи до специальной записи "конец файла";
•на записи "конец файла";
•после специальной записи "конец файла".
Факт перемещения на "конец файла" устанавливается функцией EOF, которая возвращает .TRUE., если файл позиционирован в конце файла или вслед за ним, и .FALSE. - в противном случае.
327
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
Файл оказывается после записи "конец файла", если в результате выполнения оператора READ возникла ситуация "конец файла". Файл не должен быть установлен после записи "конец файла" перед началом передачи данных. Для изменения ситуации в файлах с последовательным доступом употребляются операторы REWIND или BACKSPACE.
10.3. Устройство ввода/вывода
Для передачи данных файл Фортрана подсоединяется к устройству В/В. Устройство внешнего файла задается целочисленным скалярным выражением или звездочкой (*). Возвращаемый им результат называется номером устройства В/В, значение которого должно находиться в
интервале от 0 до 32767.
Устройство внутреннего файла задается переменной стандартного символьного типа.
Устройство используется для ссылки на файл.
Кроме файлов к устройствам В/В могут быть подсоединены физические устройства, например клавиатура, экран, принтер, параллельный порт. Всегда в каждой Фортран-программе существуют устройства *, 0, 5 и 6. Причем по умолчанию к устройствам *, 0 и 5 подсоединена клавиатура, а к устройствам *, 0 и 6 - экран. Так, в программе
real :: b = 1.2 write(*, '(F6.2)') b write(0, '(F6.2)') b write(6, '(F6.2)') b end
все операторы WRITE обеспечат вывод значения переменной b на экран. Внешний файл подсоединяется к устройству В/В в результате
выполнения оператора OPEN. После подсоединения и устройство и файл считаются открытыми. Доступ к внешнему файлу, после того как он открыт, выполняется по номеру устройства, к которому он подсоединен: все программные компоненты, ссылающиеся на одно и то же устройство, ссылаются на один и тот же файл. Аналогом такого номера являются в СИ указатель на файл, в Паскале - файловая переменная.
Пример:
integer :: k = 2, m = 4
! Устройство В/В - целочисленное скалярное выражение
open(k * m, file = 'd:\a.txt') |
! Файл d:\a.txt подсоединен к устройству 8 |
|
open(m / k, file = 'd:\b.txt') |
! Файл d:\b.txt подсоединен к устройству 2 |
|
write(8, '(i8)') k |
! Пишем в файл d:\a.txt |
|
write(m - k, '(i2)') m |
! Пишем в файл d:\b.txt |
|
close(8) |
! Закрываем устройство 8 |
и файл d:\a.txt |
close(k) |
! Закрываем устройство 2 |
и файл d:\b.txt |
328
10. Файлы Фортрана
Одно и то же устройство В/В в любой программной единице выполняемой программы ссылается на один и тот же файл, например:
program fOpen |
|
integer, parameter :: n = 9 |
|
open(n, file = 'a.txt') |
! Подсоединяем файл a.txt к устройству 9 |
write(n, *) 'Test string' |
! Формируем одну запись в файле a.txt |
call ReadFileData( ) |
! Читает первую запись файла a.txt |
end program fOpen |
|
subroutine ReadFileData( ) |
! В подпрограмме устройство 9 ссылается на |
character(30) :: st |
! файл a.txt |
rewind 9 |
! Переход на начало файла a.txt |
read(9, '(a)') st |
! Читаем первую запись файла a.txt |
print *, st |
! Test string |
end subroutine ReadFileData |
|
Устройство не может быть одновременно подсоединено более чем к одному файлу, также и файл не может быть одновременно подсоединен более чем к одному устройству.
10.4. Внутренние файлы
Различают два основных типа внутренних файлов:
•символьную скалярную переменную, элемент символьного массива, символьную подстроку. Каждый такой файл имеет одну запись, длина которой совпадает с длиной образующего файл символьного элемента;
•символьный массив. Число записей такого файла совпадает с числом элементов символьного массива. Длина записи файла равна длине элемента символьного массива.
Для передачи данных во внутренний файл употребляются операторы WRITE и READ. При этом можно использовать как форматный В/В, так и В/В под управлением неименованного списка.
Перед исполнением оператора В/В внутренние файлы всегда позиционируются в начало файла. Внутренние файлы после их создания всегда открыты как для чтения, так и для записи. Устройством внутреннего файла является имя строки, подстроки, символьного массива или его элемента.
Часто внутренние файлы применяются для создания строк, содержащих смесь символьных и числовых данных (разд. 3.8.7), а также для простых преобразований "число – строка" и "строка – число", например:
real :: a = 234.55 |
|
|
integer kb |
|
|
character(20) st |
|
|
write(st, *) a |
! Преобразование "число – строка" |
|
print *, st |
! |
234.550000 |
! Для FPS: |
|
|
329
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
read(st, '(i8)') kb |
! Преобразование "строка – число" |
|
! Для CVF: |
|
|
read(st, '(i5)') kb |
! Преобразование "строка – число" |
|
print *, kb |
! |
23 |
end |
|
|
10.5. Внешние файлы
Внешние файлы характеризуются приводимыми ниже понятиями.
Тип записи определяет, имеют ли записи файлов одинаковую длину, или они могут быть разной длины, или задает способ определения конца одной записи и начала другой.
Доступ к файлу определяет метод, используемый при чтении и записи данных, независимо от их организации. Способ организации файла не всегда определяет метод доступа к его записям.
CVF поддерживает два вида организации файла: последовательную
и связанную. В CVF организация задается спецификатором ORGANIZATION оператора OPEN. Файлы, имеющие связанную организацию, сохраняются на диске, последовательную - как на диске, так и на магнитной ленте. Все иные периферийные устройства, такие, как терминалы или принтеры, рассматриваются Фортраном как файлы с последовательной организацией.
Замечание. Файлы со связанной организацией мы будем также называть
связанными файлами.
Последовательно организованный файл состоит из записей, расположенных в порядке их поступления в файл.
В связанных файлах записи имеют одинаковую длину и хранятся в так называемых ячейках. Каждая ячейка имеет номер из диапазона [1, n], где n - номер последней доступной ячейки. Номер ячейки - это номер записи, исчисляемый относительно начала файла. В CVF для удаления записи связанного файла употребляется оператор DELETE.
Фортран поддерживает два метода доступа к внешнему файлу:
последовательный и прямой - и 3 структуры файлов: форматную,
неформатную и двоичную. Поэтому можно создать файлы:
•форматные последовательные;
•форматные прямые;
•неформатные последовательные;
•неформатные прямые;
•двоичные последовательные;
•двоичные прямые.
330