риложение3. Организация данных
1.Адресная переменная не может быть формальным параметром, именем функции или элементом общего блока. Адресную переменную нельзя инициализировать при ее объявлении или в операторе DATA. Указатель не может появляться в операторе объявления типа и не может быть инициализирован в операторе DATA.
2.Операторы ALLOCATE и DEALLOCATE не могут быть использованы с целочисленными указателями.
Указатель может быть размещен на начало свежей области памяти, выделяемой функцией MALLOC. После использования выделенная память может быть освобождена встроенной подпрограммой FREE.
Пример. Сформировать область памяти, занося в байт по адресу p0 + k натуральное число k (k = 0, 127, 1).
byte gk |
|
integer k, size /127/, p0 |
|
pointer(p, gk) |
! Функция MALLOC возвращает начальный адрес |
p0 = malloc(size) |
! выделенной памяти |
p = p0 |
! Установим указатель p в начало выделенной |
do k = 0, size |
! памяти |
gk = int(k, kind = 1) |
! В ячейку с адресом p заносится значение gk |
p = p + 1 |
! Переход к следующему байту памяти |
end do |
! Просмотр памяти |
print '(10i3)', (gk, p = p0, p0 + 5) |
! 1 2 3 4 5 6 |
call free(p0) |
! Подпрограмма FREE освобождает выделенную |
end |
! функцией MALLOC память |
Целочисленные указатели являются расширением CVF и FPS над стандартами Фортран 90 и 95, и поэтому с ними можно работать при отсутствии директивы $STRICT или опции компилятора /4Ys. В основном целочисленные указатели предназначены для организации доступа к произвольной, доступной из программы области памяти ЭВМ.
Замечание. Целочисленные указатели Фортрана подобны указателям СИ. Порядок передачи целочисленных указателей в СИ-функции и приема указателей СИ в Фортран-процедуре рассмотрен в [1].
3.11. Ссылки и адресаты
Память под переменную может быть выделена на этапе компиляции или в процессе выполнения программы. Переменные, получающие память на этапе компиляции, называются статическими. Переменные, получающие память на этапе выполнения программы, называются
динамическими.
Ссылки - это динамические переменные. Выделение памяти под ссылку выполняется либо при ее размещении оператором ALLOCATE, либо после
95
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
ее прикрепления к размещенному адресату. В последнем случае ссылка занимает ту же память, которую занимает и адресат.
3.11.1. Объявление ссылок и адресатов
Для объявления ссылки (переменной с атрибутом POINTER) используется атрибут или оператор POINTER, который, конечно, не следует смешивать с оператором объявления целочисленного указателя. Адресатом может быть:
•прикрепленная ссылка;
•переменная, имеющая атрибут TARGET (объявленная с атрибутом TARGET или в операторе с тем же именем);
•выделенная оператором ALLOCATE свежая область памяти.
Ссылками и адресатами могут быть как скаляры, так и массивы любого встроенного или производного типа.
Пример:
! Объявление с использованием атрибутов
integer(4), pointer :: a, b(:), c(:,:) |
! Объявление ссылок |
integer(4), target, allocatable :: b2(:) |
! Объявление адресата |
integer(4), target :: a2
! Объявление с использованием операторов POINTER и TARGET
integer(4) d, e, d2 /99/ |
|
pointer d, e |
! Объявление ссылок |
target d2 |
! Объявление адресата |
3.11.2. Прикрепление ссылки к адресатам
Для прикрепления ссылки к адресату используется оператор =>. После прикрепления ссылки к адресату можно обращаться к адресату, используя имя ссылки. То есть ссылка может быть использована в качестве второго имени (псевдонима) адресата.
Пример:
integer, pointer :: a, d, e |
|
! Объявление ссылок |
|
|
|||
integer, pointer, dimension(:) :: b |
|
|
|
|
|
|
|
integer, target, allocatable :: b2(:) |
! Объявление адресатов |
|
|
||||
integer, target :: a2, d2 = 99 |
|
|
|
|
|
|
|
allocate(b2(5)) |
|
! Выделяем память под массив-адресат |
|||||
a2 = 7 |
|
|
|
|
|
|
|
a => a2 |
|
! Прикрепление ссылки к адресату |
|||||
b2 = (/1, -1, 1, -1, 1/) |
|
! Изменение ссылки приводит к |
|
||||
b => b2 |
|
! изменению адресата, а изменение адресата |
|||||
b = (/2, -2, 2, -2, 2/) |
|
! приводит к изменению ссылки |
|
||||
print *, b2 |
|
! |
2 |
-2 |
2 |
-2 |
2 |
b2 = (/3, -3, 3, -3, 3/) |
|
|
|
|
|
|
|
print *, b |
! |
3 |
-3 |
3 |
-3 |
3 |
|
96
|
|
|
|
риложение3. Организация данных |
a => d2 |
! Теперь ссылка a присоединена к d2 |
|||
d => d2; e => d2 |
! Несколько ссылок присоединены к одному адресату |
|||
print *, a, d, e |
! |
99 |
99 |
99 |
a = 100 |
! Изменение a вызовет изменение всех |
|||
|
! ассоциированных с a объектов |
|||
print *, a, d, e, d2 |
! |
100 |
100 |
100 100 |
deallocate(b2) |
! Освобождаем память |
|||
nullify(b) |
! Обнуление ссылки |
|||
end |
|
|
|
|
Нельзя прикреплять ссылку к не получившему память адресату, например:
integer(4), pointer :: b(:)
integer(4), allocatable, target :: b2(:)
b => b2 |
! Ошибочное прикрепление ссылки |
allocate(b2(5)) |
! к неразмещенному адресату |
b2 = (/1, -1, 1, -1, 1/) |
|
print *, b |
|
Если объект имеет атрибуты TARGET или POINTER, то в ряде случаев такие же атрибуты имеет его подобъект. Так, если атрибут TARGET (POINTER) имеет весь массив, то и сечение массива, занимающее непрерывную область в памяти, и элемент массива обладают атрибутом
TARGET (POINTER), например:
integer, target :: a(10) = 3 |
|
integer, pointer :: b(:), bi |
|
b => a(1:5) |
! Ссылка и адресат полностью тождественны |
!Ошибочен оператор прикрепления ссылки к нерегулярному сечению
!массива, имеющему атрибут target: b => a(1:5:2)
bi => b(5) |
! Элемент массива также имеет атрибут POINTER |
|||||
print *, b |
! |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
Однако подстрока строки, имеющей атрибуты TARGET или POINTER, этими атрибутами не обладает, например:
character(len = 10), target :: st = '1234567890'
character(len = 5), pointer :: ps2 |
|
ps2 => st(:5) |
! Ошибка |
Если адресатом является ссылка, то происходит прямое копирование ссылки. Поэтому адресатом в операторе прикрепления ссылки может быть произвольное заданное индексным триплетом (разд. 4.5) сечение массивассылки. Само же заданное векторным индексом сечение не может быть адресатом ссылки. Например:
character(len = 80), pointer :: page(:), part(:), line, st*10
allocate(page(25)) |
|
part => page |
! Было бы ошибкой, если бы page |
part => page(5:15:3) |
97
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
|
! имел атрибут TARGET |
line => page(10) |
! Элемент массива также имеет атрибут POINTER |
st => page(2)(20:29) |
! Ошибка: подстрока не обладает атрибутом POINTER |
Если ссылка-адресат не определена или откреплена, то копируется состояние ссылки. Во всех остальных случаях адресаты и ссылки становятся тождественными (занимают одну и ту же область памяти).
Тип, параметры типа и ранг ссылки в операторе прикрепления ссылки должны быть такими же, как и у адресата. Если ссылка является массивом, то она воспринимает форму адресата. При этом нижняя граница всегда равна единице, а верхняя - размеру экстента массива-адресата. Например:
integer, pointer :: a(:)
integer, target :: i, b(10) = (/ (i, i = 1, 10) /)
! Нижняя граница массива a равна единице, верхняя - трем
a => b(3:10:3) |
|
|
|
|
print *, (a(i), i = 1, size(a)) |
! |
3 |
6 |
9 |
Такое свойство ссылок позволяет заменить ссылкой часто применяемое сечение и обращаться к его элементам, используя в каждом его измерении индексы от 1 до n, где n - число элементов сечения в измерении.
Ссылка может быть в процессе выполнения программы прикреплена поочередно к разным адресатам. Несколько ссылок могут иметь одного адресата. Факт присоединения ссылки к адресату можно обнаружить, применив справочную функцию ASSOCIATED, имеющую синтаксис:
result = ASSOCIATED(ссылка [, адресат])
Параметр адресат является необязательным. Если параметр адресат отсутствует, то функция возвращает .TRUE., если ссылка присоединена к какому-либо адресату. Если адресат задан и имеет атрибут TARGET, то функция возвращает .TRUE., если ссылка присоединена к адресату. Функция также вернет .TRUE., если и ссылка и адресат имеют атрибут POINTER и присоединены к одному адресату. Во всех других случаях функция возвращает .FALSE.. Возвращаемое функцией значение имеет стандартный логический тип.
Пример:
real, pointer :: c(:), d(:), g(:) |
|
real, target :: e(5) |
|
logical sta |
! Прикрепляем ссылки c и d к адресату |
c => e |
|
d => e |
! В первых трех случаях sta равен .TRUE. |
sta = associated(c) |
|
sta = associated(c, e) |
! в последнем - .FALSE. |
sta = associated(c, d) |
|
sta = associated(g) |
|
98