fortran95教程4章

第2篇. 计算的叙述

算法的每一个步骤，都必须给予确切的定义。对于算法当中所

考虑的每一种情况，每一个有待执行的动作，都必须严格地和

不含混地加以规定。…对于以描述算法作为目的而设计出来

的，采用了形式的定义的程序设计语言，或者说计算机语言，

它的每一个语句都必须有非常确切的意义。

---- D.E.Knuth[1]《The Art of Computer Programming》

本质上FORTRAN就是一门语言，一门人与计算机赖以进行有效交流的语言，在这个意义上和我们使用的中文，英文等没有本质差别。现在假设要来描述一种大家都陌生的语言，那么总是要分成两个方面来描述，即一方面要描述这门语言的表象和形态，也就是它使用哪些符号，哪些词汇，一般的句式如何，怎样才能完整叙述一个任务之类；另一方面需要说明这门语言的语义，也就是说这门语言是如何用来表达我们需要它表达的意思的。

第4章基本上就是描述FORTRAN作为一种语言的基本形态，也就是书写这种语言的书写规则。

接下来几章则逐步说明如何用FORTRAN来表达我们的要求，或者反过来说，FORTRAN提供了些什么表达方式，以便我们用来向计算机提出合理的任务：

● 表达基本数据；

● 表达数据的结构；

● 完整地描述数据；

● 构造表达式；

● 驱动计算的赋值；

● 计算过程的结构控制；

在整个第二篇，我们将领略到FORTRAN 95是如何能够做到精致地描述计算的，而把一个问题阐述清楚了，就意味着问题已经解决了一大半。

[1]Donald E. Knuth (高纳德),Stanford University的The Art of Computer Programming荣休教授，而The Art of Computer Programming（计算机程序设计技巧）正是他的伟大著作的名称。洋洋七大卷的《The Art of Computer Programming》是当今全世界每一个计算机科学家所膜拜的圣经。1974年在该书刚完成前面很少一部分时，就给他带来了计算机科学家们梦寐以求的图灵奖。

第4章FORTRAN 95语言的形貌

要说明一门语言的形态，必须回答以下问题：

●它使用哪些符号来表达信息？

●它的词汇如何构成？

●它的语句如何构成？

●如何表达一个完整的任务？

具体的对于一门计算机语言，把这几个问题更加明确地转换过来，就是：

●它使用键盘上的哪些符号，各个符号有哪些用途？

●它的词汇如何由键盘字符构成？含有哪些固定的词汇？以及容许自由构成合法词汇

的规则是什么？

●它具有哪些固定的语句格式？以及容许自由构成合法语句的规则是什么？

●我们交待给计算机的任何任务，都必须明确说明任务的开始，执行步骤和完成，因

此一段完整的源代码应该具备什么样的形式？以及应该具备哪些要素？

本章就是要回答这些问题。

4.1 FORTRAN语言所使用的字符

从最抽象的层面来看，人与计算机的交流只是信息的交流，而信息总是需要依靠某种信号来表示，对于人来说，最方便的就是字符。而对于计算机来说，自然就是键盘所能敲出的那些字符(信号)，因此下面就是要说明：

●FORTRAN 95能识别键盘上敲出的哪些字符？

●每个字符对于FORTRAN 95来说又意味着什么？

4.1.1 FORTRAN 95所使用的基本字符

按照FORTRAN 95标准的规定，一切FORTRAN 95的实现平台都必须使用下面表4-1所列出来的这个基本的字符集，或者说，这个字符集是所有遵循FORTRAN 95标准的编译

器所使用的字符集的公共子集。这样原则上，局限在这个字符集上的源码是能够被任何遵循FORTRAN 95标准的编译器所识别的。

表4-1基本的FORTRAN 95字符集：

文字字符

英文字母 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

数字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

可以看到基本字符分为两大类：文字字符和特殊字符。除了货币符号可以本地化之外，其他任何字符都必须依照表里的形式。

对于基本字符有如下几个问题需要予以注意。

一.文字字符的用处：

●主要是命名的作用，可以用来命名语言中的一切对象，这三种符号可以混合使用；

●其中数字还具有它本来的含义，就是表示数目。

二.特殊字符的用处：

特殊字符主要具有功能的意义，如编辑功能，运算功能，语法功能等。

FORTRAN 95标准原则上接受小写字母。因此除了以下位置，大小写是等价的。

三.大小写必须区分的位置：

●作为字符常量的字符串里面；

●输入输出的纪录里面；

●作为编辑描述符的引号或撇号里面。

因为在上述几种情形，大小写是字符型数据的不同数据取值。

如果不幸遇到一个FORTRAN 95标准的怪异的编译平台，偏偏不接受小写字母，这是FORTRAN 95标准所许可的，这时就得小心了。不过幸好我们常用的编译平台，例如CVF，都是接受小写字母的。

另外，在OPEN或者INQUIRE语句里面的FILE=或NAME=后面是否区分大小写，也是由编译平台指定的。

如果是需要调用其他语言写的子程序，而恰好该种语言(例如C语言)是区分大小写的，这时就需要特别小心。

【例4-1】如果用C写了两个子程序EIGEN和eigen，然后有如下的FROTRAN片断：

EXTERNAL EIGEN

...

CALL EIGEN

...

END

这时它是该引用EIGEN还是eigen呢？如果所使用的FROTRAN系统正好是怪异的那种，没问题。如果是常见的如CVF，这时它就无法区分EIGEN和eigen，这样就必须给它们更换名称了。

四.数字的涵义：

除了以下情形，数字总是表示十进位数字

●属于二进制，八进制，十六进制的字面常量；

●带有B,O,Z编辑描述符的输入输出纪录。

【例4-2】以下语句当中的数字不是属于十进位数字：

DATA I, J, K / O‟1001‟, 23.54, Z‟5CA2‟ /

其中第一个为八进制数，第二个为十进制数，第三个为十六进制数。

五.下划线的涵义：

●下划线的主要作用就是置于单词之间代替空格，使得我们在命名时使用清楚的英语

词汇。

●下划线不能置于任意名称的前面，但是可以置于名称的最后。

●下划线也用于在字面常量中区隔常量的值和种别参数。

无论给什么对象起名，都尽量使用完整的英语单词，同时使用下划线以区隔不同的单词。所谓好记性不如烂笔头，只有这样才能切实保证你在任何时候，在程序代码的任意位置都知道任意变量等的含义。

4.1.2 与平台有关的FORTRAN辅助字符集

上节列出的基本字符集是在一切FROTRAN的编译平台都可以使用的，被FORTRAN 95标准规定为必须使用的默认字符集。另外还有些辅助的字符则是不同的平台有不同的用法约定。

辅助字符分两类：可打印字符和不可打印字符。

●可打印字符；

各种本地化语言的字符，象汉字，希腊字母等，都可以应用在字符串，注释，和输入输出纪录当中。

●不可打印字符。

主要就是控制字符，例如制表符Tab键。

制表符(Tab键)在FORTRAN77标准当中主要用来表示6个空格，这样在固定源程序形式的代码的每行的开头使用Tab，就自动地空出6个空格。