FORTRAN-90-程序编程规范

FORTRAN 90 程序编程规范

Fortran 90 编程规范，使程序代码高度组织化，更加易读、易懂、易于维护，程序更加高效。使编出的程序更易懂、易于维护。

1 语言选择

数值预报创新系统软件开发应避免使用Fortran77 的某些过时特征以Fortran 90不一致的特征。选择Fortran 90 作为开发语言，并采用Fortran 90 的新功能，如动态内存的分配(dynamic memory allocation)、递归（recursion ）, 模块(modules)、POINTER 、长变量名、自由格式等。

Fortran 77其中某些只是一些冗余的功能，这些功能已经过时，另外，还有一些在Fortran90 中被证明是不好的用法，建议不要使用。

2 Fortran 90 的新特性

2.1.1 建议使用的Fortran 90 新特性

建议使用Fortran 90 提供的模块（module ），并用Use ONLY 指定module 中哪些变量或派生类型定义可用于调用程序。

尽量使用数组下标三元组，这样可优化并减少所需的代码行数。为提高可读性，要在括号内表明数组的维数，例如：

1dArrayA(:) = 1dArrayB(:) + 1dArrayC(:)

2dArray(: , :) = scalar * Another2dArray(: , :)

当访问数组的子集时，例如在有限差分等式中，可以通过使用下标三元组实现。例如：2dArray(: , 2:len2) = scalar *（ &

Another2dArray(:, 1:len2 -1) &

- Another2dArray(:, 2:len2) &

)

对程序单元（program units ）命名，并使用End program ，End subroutine ，End interface ，End module 等结构再次指定“program unit ”的名称。

在逻辑表达式中使用>、 >=、 ==、 <、 <=、 /=，它们分别代

替.gt.、.ge.、.eq.、.lt.、.le.、.ne. 。新的表示方法更接近标准的数学符号

在变量定义中始终使用“：：”；始终用“DIMENSION ”定义数组形状；始终用（len=）的语法格式声明字符变量的长度。

从效率的角度考虑，除递归定义的数据结构外，应尽量避免使用递归程序（它在使用内存和cpu 上会降低效率）。

建议定义新的操作符，而不要重载已有的操作符，这样可以清晰地表明功能，避免降低代码的可读性和可维护性。

2.1.2 关于Interface

使用Interface 接口块。在FORTRAN 语言中，主调程序与被调程序是分别编译的。由于Fortran 90 对过程的许多功能做了扩充，有些功能单靠简单的调用语句已无法反映，因而系统也就无法进行正确的编译。这时需要在主调程序中加入interface 接口块，通过它为主调程序与被调程序指明一个显式的接口。如果被调用程序中哑元含有假定形状（assumed-shape ）数组，或含可选变元，或含键盘输入的参数，就需要interface 接口块说明。一般来讲，在Fortran 90 程序之间需要提供的interface 块，建议将interface 接口块明确写入调用程序，并复制被调用程序的参数列表。这种方法简单易用，但也相应增加了维护代码的工作量，因为只要被调用程序的参数列表发生变化就必须相应改变interface 接口块和调用（call ）语句。

2.1.3 关于动态内存的使用

并行程序中存在着动态内存使用不充分的情况，合理使用动态内存可提高效率。在Fortran90 中常采用下列方法获取动态内存。

自动数组(automatic arrays)：这种数组的大小在子程序中指定，其大小取决于运行时的变量，例如，可通过参数列表向子程序传递实元变量。使用自动数组优先于其它形式的动态内存分配方法。

可分配数组(allocatable arrays)：声明为ALLOCATABLE 属性的数组变量可在运行时通过ALLOCATE 命令分配空间。与指针不同的是ALLOCATABLE 属性不能用于派生数据类型中。这种方法申请的空间要使用DEALLOCATE 命令释放。

在一个程序中，不要重复进行“ALLOCATE—DEALLOCATE-然后再ALLOCATE 一个更大的空间”这样的操作，这样会导致大量不可利用的碎片空间产生。应在程序中对要开辟的动态数组空间进行连续分配，或连续释放。

在使用ALLOCATE 和DEALLOCATE 命令之后，要利用ALLOCATE 和DEALLOCATE 命令参数中的返回值来判断操作是否成功；不建议使用指针数组。

2.2 Fortran 90 中不建议使用的过时的特性

不要使用固定书写格式，采用Fortran 90 的自由书写格式。

不要使用旧式的DO 循环和CONTINUE 语句。在以前的DO 循环中，关键字之后大多有一个标号，循环在该标号处结束，如：

DO 10 I = 1, 10

DO 20 j= 1, 20

A(i,j)=0.

20 CONTINUE˜

10 CONTINUE˜

建议采用统一的DO 结构，如：

DO i = 1, 10

DO j = 1, 20

A(i, j) = 0.

END DO

END DO

不能使用实循环变量˜

在DO 循环中若用实数作循环变量，由于截断误差的存在，会导致得不到预期的循环次数，如应将下面的DO 循环

DO r = 0.1 ,0.9 ,0.1

...

END DO

改写为：

DO i = 1 , 9

r = i * 0.1

...

END DO

不要使用DO WHILE 语句，可用不带循环变量的DO 语句配合exit 替代，如：

不要使用选择性返回。例如：

CALL Foo( x, y, *100, *200, *300 )

在执行完该子程序后程序根据Foo 的返回语句后的表达式值选择从标号为100 、200 、300 处继续执行。可将上述子程改写为结构化CASE 语句：

CALL Foo(x, y, return_code)

SELECT CASE(return_code)

...