Elementi sintattici. Sottoprogrammi in Fortran. Paolo Bison

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1 Sottoprogrammi in Fortran Paolo Bon Fondamenti di Informatica A.A. 2006/07 Università di Padova Elementi sintattici modulo unità di programma contenente definizioni di user-defined types, variabili e sottoprogrammi compilazione separata vibilità degli elementi dichiarati in un modulo elementi accessibili da altri moduli PRIVATE elementi condivi solamente tra gli elementi del modulo sottoprogrammi subroutines (procedure) functions (funzioni) Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.1 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.2 Definizione di modulo R1104x module private-module R1104 private-module MODULE module-name [ use-stmt ]... [ PRIVATE ] [ module-entity-def ]... [ module-subprogram-part ] END MODULE module-name R1104z module-entity-def [ derived-type-def ] or [ other-type-declaration-stmt ] or [ module-procedure-interface-block ] or [ external-procedure-interface-block ] R212 module-subprogram-part CONTAINS module-subprogram [ module-subprogram ]... R213 module-subprogram function-subprogram or subroutine-subprogram Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.3 Istruzione USE defince da quali moduli si importa gli elementi di tipo R1107 use-stmt USE module-name [, rename-lt ] R1108 rename local-name => use-name Constraint:A module-name shall appear in at most one USE statement in a scoping unit. Constraint:A module shall not be made accessible by more than one use statement in a scoping unit. Constraint:The module shall appear in a previously processed program unit. Vibilità degli identificatori per tutti gli elementi si deve dichiarare se sono PRIVATE o attributo nella dichiarazione R511 access-spec or PRIVATE integer, private :: y,k,z real, public :: t,m definizione mediante un access-stmt R522 access-stmt access-spec [ :: access-id-lt ] public :: xx,yy private :: lc, high senza lta defince accesso di default (Fortran 90/95) Campo di validità per gli elementi PRIVATE il modulo Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.4 per gli elementi il modulo + altri moduli/programmi che dichiarino di utilizzare tale modulo. Quest ultimi possono ridefinire gli identificatori dichiarati nei moduli che usano solo se li rinominano. con la rename-lt Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.5 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.6 moduli.f90 moduli.f90 module moda integer,public :: k=10 real, public :: x=5.0 integer,private :: l=-100 end module moda module modb integer,public :: k=20 real,public :: y=20.9 integer,private :: l=99 end module modb moduli.f90 module modc use moda private integer,public :: l=55 real,private :: y=-8.9 end module modc program moduli use moda,pippo=>x use modb use modc integer :: m,n integer :: x=-333 errore se non ci fosse pippo=>x print *,x,y,l print *,k errore: k dichiarato sia in moda che in modb end program moduli Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.7 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.8

2 Definizione di sottoprogramma R1216 function-subprogram function-stmt specification-part [ execution-part ] end-function-stmt R1221 subroutine-subprogram subroutine-stmt [ specification-part ] [ execution-part ] end-subroutine-stmt R1221v specification-part [ use-stmt ]... [ dummy-declaration-stmt]... [ result-type-declaration-stmt ] [ other-type-declaration-stmt ]... R1217 function-stmt [ RECURSIVE ] FUNCTION function-name ([ dummy-arg-name-lt ]) RESULT (result-name) R1220 end-function-stmt END FUNCTION function-name R1222 subroutine-stmt [ RECURSIVE ] SUBROUTINE subroutine-name ( [ dummy-arg-lt ] ) R1224 end-subroutine-stmt END SUBROUTINE subroutine-name Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.9 Attributi dei parametri formali intent ( intent-spec ) indica l uso inteso per il parametro formale con i seguenti valori di intent-spec: in il parametro è utilizzato per fornire dati al chiamato out il parametro è utilizzato per ritornare dati al chiamante ed è indefinto alla chiamata inout il parametro è utilizzato per passare dati in entrambi i sensi optional può non esserci il corrpondente parametro attuale nella chiamata al sottoprogramma; in tal caso il valore è indefinito funzione intrinseca present(par-name) per vedere se il parametro è presente Parametri formali dummy-arg-name-lt lta dei parametri formali (identificatori separati da virgola) subroutine (x,y,z,c) dummy-declaration-stmt dichiarazioni di tipo per i parametri formali (dummy) presenti nella dummy-arg-name-lt real :: x,y,z character :: c Attivazione sottoprogrammi R1210 function-reference function-name ( [ actual-arg-spec-lt ] ) R1211 call-stmt CALL subroutine-name ( [ actual-arg-spec-lt ] ) R1212 actual-arg-spec [ keyword = ] actual-arg R1213 keyword dummy-arg-name R1214 actual-arg expr or variable or subprogram-name Constraint: The keyword = may be omitted from an actual-arg-spec only if the keyword = has been omitted from each preceding actual-arg-spec in the argument lt. Constraint: A procedure-name actual-arg shall not be the name of an intrinsic function. Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.10 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.11 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.12 param.f90 param.f90 param.f90 esempio di passaggio di parametri module moda public :: suba subroutine suba(i,k,l,m) integer,intent(in) :: i,k integer,intent(in),optional :: l,m program moduli use moda call suba(5,3) call suba(k=8,i=-4) call suba(1,2,3) call suba(1,2,3,4) call suba(1,2,m=3) end program moduli print *," " print *,"i",i,"k",k if (present(l)) then print *,"l",l if (present(m)) then print *,"m",m end subroutine suba end module moda Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.13 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.14 Valore di ritorno per le funzioni dichiarazione del result-name nella result-type-declaration-stmt function somma_funct(x,y) result(z) integer :: z sconsigliabile avere side-effects nelle funzioni (vietati in F) modulo_somma.f90 modulo_somma.f90 somma tra due interi realizzata sia con una subroutine sia con una function module somma public :: somma_subrt,somma_funct subroutine somma_subrt(x,y,z) integer, intent(out) :: z z=x+y end subroutine somma_subrt function somma_funct(x,y) result(z) integer :: z z=x+y end function somma_funct end module somma Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.15 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.16

3 modulo_somma.f90 side_effects.f90 program modulo_somma use somma integer ::k,l,t read *,k,l call somma_subrt(k,l,t) print *,t print *,somma_funct(k,l) end program modulo_somma module strange public :: fun,sub integer, public :: k function fun() result(r) real :: r k=3*k r=5 end function fun end module strange program side_effects use strange k=3 print *,k+fun()+k k=3 print *,k+k+fun() end program side_effects Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.17 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.18 Terminazione dei sottoprogrammi fine logica end subroutine / end function truzione return R1226 return-stmt RETURN termina l esecuzione del sottoprogramma return.f90 module test public :: test_n function test_n(n) result(f) ritorna.false. se n<=0 o somma di tutti i numeri tra 1 e n e dpari,.true. altrimenti logical :: f; integer :: somma,i f=n>0; if (.not. f) then; return; somma=0; do i=1,n; somma=somma+i; f=modulo(somma,2)==0 end function test_n end module test program main use test print *,test_n(6); print *,test_n(4) print *,test_n(7); print *,test_n(-15) print *,test_n(0) end program main Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.19 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.20 Variabili locali Horribile Vu modalità di gestione non definita nelle specifiche del linguaggio attributo save forza attivazione/dattivazione dell associazione corrpondente save implicito dichiarazione variabile locale con inizializzazione local_var.f90 local_var.f90 module somma public :: media,devstd function media(n) result(m) real :: m; integer :: somma,i somma=0; do i=1,n; somma=somma+i; m=somma/n end function media function devstd(n) result(sigma) real :: sigma integer :: i; real :: somma=0,m m=media(n); do i=1,n; somma=somma+(i-m)**2; sigma=sqrt(somma/n) end function devstd end module somma Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.21 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.22 local_var.f90 Stringhe/array come parametri program local_var use somma print *,media(100) print *,devstd(100) end program local_var stringhe specificazione (len = *) nella dichiarazione del parametro formale array ulteriori parametri il cui valore da la dimensione subroutine calc(data_array,n,m)},m real,dimension(n,m),intent(inout) :: data_array} uso di : per ogni dimensione subroutine calc(data_array) real,dimension(:,:),intent(inout) :: data_array} funzioni intrinseche: lbound(arr,dim) ubound(arr,dim) size(arr,dim) Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.23 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.24

4 param_array.f90 param_array.f90 param_array.f90 esempio di passaggio di parametri module array public :: suba subroutine suba(arr_in,arr_out) integer,dimension(:,:),intent(in) :: arr_in integer,dimension(:,:),intent(out) :: arr_out integer :: k,l if ((size(arr_in,1)/=size(arr_out,1)).or. (size(arr_in,2)/=size(arr_out,2))) then print *,"array differenti" do k=lbound(arr_out,1),ubound(arr_out,1) do l=lbound(arr_out,2),ubound(arr_out,2) arr_out=0 return arr_out=3*arr_in end subroutine suba end module array Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.25 program param_array use array integer,dimension(2,3) :: arra, arrb integer,dimension(3,3) :: arrc arra=reshape((/1,-1,3,-2,5,4/),(/2,3/)) call suba(arra,arrb) print *,arra print *,arrb call suba(arra,arrc) print *,arrc end program param_array Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.26 Array automatici Passaggio di subroutine e/o function array locali le cui dimensioni sono specificate con espressioni in cui possono apparire i parametri definizione del nome, dei parametri formali e dell eventuale valore di ritorno in un blocco INTERFACE integer,dimension(n+1,m) :: dati locali creazione/dtruzione dell associazione non è possibile la loro inizializzazione nella dichiarazione R1202 R1205 or dummy-procedure-interface-block INTERFACE interface-body [ interface-body ]... END INTERFACE interface-body function-stmt [ specification-part ] end-function-stmt subroutine-stmt [ specification-part ] end-subroutine-stmt Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.27 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.28 rappresentazione grafica di una funzione module graph public :: draw_func subroutine draw_func(func) interface function func(x) result(y) end function func end interface real, parameter :: d = 0.4 1/4, 4 campioni nell intervallo [x,x+1] integer, parameter :: s = caratteri di ampiezza per l intervallo [y,y+1] integer, parameter :: h = s+2 massimo valore positivo asse x integer, parameter :: lim =80 numero di campionamenti integer :: i, k logical, dimension(-h:h,0:lim-1) :: grid character (len=lim) :: linea Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.29 inizializzazione do i=-h,h grid(i,k)=.false. calcolo campioni grid(nint(s*func(d*k)),k)=.true. Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.30 vualizzazione do i=h,-h,-1 linea = "" if (grid(i,k)) then linea(k+1:k+1) ="*" else if (i==0) then linea(k+1:k+1) = "-" else linea(k+1:k+1) = " " print *,linea end subroutine draw_func end module graph module functions public :: f_sin,f_sinc function f_sin(x) result(y) y=sin(x) end function f_sin function f_sinc(x) result(y) if (x==0.0) then y=1.0 else y=sin(x)/x end function f_sinc end module functions Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.31 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.32

5 program modulo_graph use graph use functions call draw_func(f_sin) print * call draw_func(f_sinc) end program modulo_graph Gestione errori assegnazione di particolari valori ad elementi vibili all esterno del sottoprogramma: variabile non locale parametro di tipo out o inout Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.33 Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.34 gest_errori.f90 gest_errori.f90 module div integer,public :: err /= 0 segnala un errore public :: div1,div2 subroutine div1(x,y,z) integer, intent(out) :: z err=0 if (y==0) then; err=1 else; z=x/y end subroutine div1 subroutine div2(x,y,z,err) integer, intent(out) :: z,err err=0 if (y==0) then; err=1 else; z=x/y end subroutine div2 end module div Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.35 program main use div integer ::k,l,t,errore read *,k,l call div1(k,l,t) if (err/=0) then; print *,"errore" else; print *,t call div2(k,l,t,errore) if (errore/=0) then; print *,"errore" else; print *,t end program main Sottoprogrammi in Fortran, Paolo Bon, FI06, p.36