Fortran 意图（inout）与省略意图

Question

良好的实践表明，Fortran 中的每个子例程参数都应具有指定的意图（即 intent(in)、intent(out) 或 intent(inout) > 如这个问题)：

subroutine bar (a, b)
    real, intent(in) :: a
    real, intent(inout) :: b
    b = b + a
    ...

但是，不指定意图是有效的 Fortran：

subroutine bar (a, b)
    real, intent(in) :: a
    real :: b
    b = b + a
    ...

除了编译时检查指定为 intent(inout) 的参数和没有指定意图的参数之外，是否还有任何真正的区别？如果我将意图改造为旧的、无意图的代码，我应该担心什么吗？

Answer 1

根据 Adams 等人的 The Fortran 2003 Handbook，intent(inout) 参数和没有指定意图的参数之间存在一个区别。 Intent(inout) 情况下的实际参数（即，在调用者中）必须始终是可定义的。如果未指定意图，则如果子例程的执行尝试定义虚拟参数，则该参数必须是可定义的。 可定义表示设置值：dummy_arg = 2.0。显然，如果这样做的话，实际参数应该是一个变量。对于intent(inout)，无论子例程是否执行此操作，实际参数都必须是可定义的。如果没有指定意图，它取决于子例程的特定调用时发生的情况 - 如果子例程没有定义变量，则可以；如果确实如此，那么就会出现问题——诸如写入常量的实际参数之类的情况显然会导致问题。

这并不意味着编译器将诊断所有这些情况 - 标准要求编译器诊断的是不同的问题。在编译时检测未指定意图的情况要求的所有错误几乎是不可能的，因为违规取决于代码的运行时流程。编译器更容易诊断意图（inout）情况并警告您代码存在问题。

Answer 2

您的问题促使我想知道（现在有很多事情要做）如果您的代码将 PARAMETER 作为实际参数传递给子程序然后尝试写入，您是否可能会遇到行为差异。如果没有 INTENT 声明，编译器可能会放弃此操作，从而导致奇怪的行为。通过声明，我预计会出现编译时错误。

你和我可能认为 INOUT 和没有 INTENT 声明之间没有区别，但不要忘记有很多旧的 Fortran 程序，并且与旧语言版本的兼容性是新标准的一个重要特性。如果 FORTRAN77 是正确的（但不可靠），那么很多人希望他们的代码在 Fortran 90+ 编译器中保持正确（仍然不可靠）。

快速阅读 2003 年标准确实表明 INOUT 和无 INTENT 之间存在差异，但需要更仔细地阅读。如果您确实进行了测试，请告诉我们您的结论；如果以后有时间我会亲自测试一下并告诉你。

Answer 3

要理解意图输入/输出的作用，您需要知道 Fortran 在内部有效通过引用传递变量。这并不总是与实际通过引用传递相同。

如果将二维数组的内部子部分传递给子例程，即：data(i1:i2, j1:j2)，则 Fortran 会将该数据复制到内存的连续部分，并传递例程的新地址。返回后，数据将被复制回其原始位置。

通过指定INTENT，编译器可以知道跳过其中一个复制操作。

它不仅可以作为修改您希望保持不变的数据的故障保护，而且还可以在处理大型数据集时加快您的代码速度。

Answer 4

为了以某种方式扩展 MSB 的答案，省略 intent 可以为您提供更大的灵活性，但代价是减少编译时检查。如果没有 intent，如果您知道代码分支不会尝试修改它，则可以传递文字常量，如果您使用 intent(inout)，编译器可能会向您咆哮尝试一下。这对于“双重”过程可能很有用，该过程将根据选项修改或不修改某些参数，例如：

subroutine copy(x,a,readwrite)
integer :: x, a
integer, intent(in) :: readwrite

if (readwrite == 0) then
  x = a
else
  a = x
end if

end subroutine

如果您想将 intent 添加到 x 和 a，两者都必须是 inout，因为两者都可能被读取和修改。但这不允许您编写例如

call copy(x,3,0)  ! equiv. to x=3
call copy(42,a,1) ! equiv. to a=42

这个示例非常愚蠢，但请考虑一个更复杂的子例程，它可以读取或写入具有某些复杂格式的文件。 （我并不是说这是最好的解决方案，但您可以轻松找到它。）