Fortran 90：如何在函数中使用模块

Question

我正在尝试编写一个使用格林函数来求解热方程的 Fortran 程序。我使用 Fortran 90 而不是 77，部分原因是我的印象是它几乎是 Fortran 77 的复制品，但添加了一些非常有用的功能。尽管主要原因是自由形式编码。我在名为“useful”的模块中有一些“有用”的常量和变量。我想在我的大多数程序、子例程、函数等中包含这些变量和常量。我正在学习 fortran。我用 perl、C++、java、matlab 和 mathematica 进行过编程。我发现这非常困难。我不明白程序和子程序之间的区别。我绝对不清楚模块是什么。我花了过去 12 个小时研究这些术语，但尚未得到简明的区别和定义。我得到了各种各样的示例，展示了如何声明这些东西，但实际上很少描述它们的用途。

我真的很感谢解释为什么我的函数“x”无法“使用”我的“有用”模块。

此外，澄清前面提到的 Fortran 功能也非常有帮助。

module useful

  integer, parameter :: N=2
  double precision, parameter :: xmin=1, xmax=10, pi=3.1415926535898
  double complex :: green(N,N), solution(N), k=(2.0,0.0)

end module useful

program main

  use useful

  !real*8 :: delta = 2**-7
  do n1 = 1, N
    do n2 = 1, N
      green(n1,n2) = exp((0,1)*k*abs(x(n2)-x(n1)))/(4*pi*abs(x(n2)-x(n1)))
      print *, x(n2)
    end do 
  end do

end program main

function x(n1)

  use useful

  real :: n1, x
  x=n1*(xmax-xmin)/N

end function x

Answer 1

让我们从一些定义开始。

Fortran 程序由程序单元组成。在所谓的 Fortran 2008（当前标准）中，有五种类型的程序单元：

• 主程序；
• 外部子程序；
• 模块；
• 子模块；
• 块数据程序单元。

让我将您的注意力集中在前三个上。

主程序
正如标准声称的那样

不是子程序的程序单元，
模块、子模块或块数据
程序单元。

不是很有用的定义。 =) 你应该知道的是，主程序单元以关键字PROGRAM开头，它是应用程序的入口点，显然一个程序应该由一个主程序组成。

程序还可以由任意数量（包括零）的其他类型的程序单元组成。

外部子程序
子程序定义过程。有两种类型的程序，当然还有两种类型的子程序来定义它们：

• 定义函数的函数子程序；
• 子程序 子程序来定义子程序。

函数子程序是以 FUNCTION 语句作为其第一条语句的子程序。
子例程子程序是以 SUBROUTINE 语句作为其第一条语句的子程序。

此外，过程和子程序在程序中的出现位置也有所不同。您可以使用：

• 外部子程序来定义外部过程；
• 定义内部程序的内部子程序；
• 模块子程序来定义模块过程。

外部子程序
子程序不包含在
主程序、模块、子模块或
另一个子程序

内部子程序
包含在主程序中的子程序或
另一个子程序

模块子程序
包含在模块或子模块中的子程序
但不是内部子程序

模块
它只是一个定义（类型定义、过程定义等）容器。

现在是小例子。

main.f90

! Main program unit.
PROGRAM main

  USE foo

  IMPLICIT NONE

  CALL external_bar
  CALL internal_bar
  CALL module_bar

  CONTAINS

    ! Internal subprogram defines internal procedure.
    SUBROUTINE internal_bar
      PRINT *, "inside internal procedure"
    END SUBROUTINE internal_bar

END PROGRAM main

foo.f90

! Module program unit.
MODULE foo

  IMPLICIT NONE

  CONTAINS

    ! Module subprogram defines module procedure.
    SUBROUTINE module_bar
      PRINT *, "inside module procedure"
    END SUBROUTINE module_bar

END MODULE foo

酒吧.f90

! External subprogram program unit.
! External subprogram defines external procedure.
SUBROUTINE external_bar
  PRINT *, "inside external procedure"
END SUBROUTINE external_bar

Answer 2

模块是比子例程或函数更高级别的组织。

函数“x”应该能够使用有用的模块。我认为程序“main”更有可能难以正确访问“x”。您最好将函数“x”也放入模块中的“contains”语句之后。在这种情况下，从“x”中删除“useUseful”语句。那么程序 main 就会对接口有充分的了解……在 Fortran 命名法中，接口是显式的。这确保了参数传递的一致性。

如果您显示编译器的错误消息，将会有所帮助。

Fortran 95/2003 比 FORTRAN 77 更强大，具有一些额外的有用功能。变化要大得多。尝试从网络上学习它并不是一个好主意。我建议您找到 Metcalf、Reid 和 Cohen 所著的《Fortran 95/2003 Expanded》一书。

Answer 3

我发现你的程序有两个问题。

1. 主子程序不知道 x() 是什么。是实数函数、整数函数等吗？您可以将以下内容添加到主程序中
   真实的、外部的:: x
   或者（正如其他人建议的那样）将函数 X() 移到您的模块中。
   为此，请在模块末尾附近添加“包含”语句，然后
   将函数放在“contains”和“end module”之间。

2. 您的参数不匹配。在主程序中，N1 被显式声明为实数变量。在函数 X() 中，N1 被声明为实数。您需要解决这个问题。

我强烈建议您在主程序中添加“隐式无”语句，
模块和功能。这将迫使您隐式键入每个变量和函数。