О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
write(*, *) b end
subroutine swap(a, b) |
! a и b - массивы, перенимающие форму |
real a(:), b(:) |
|
real c(size(a)) |
! c - автоматический массив |
c = a |
|
a = b |
|
b = c |
|
end subroutine swap |
|
Замечание. Если оформить swap как внутреннюю подпрограмму программы shos, то не потребуется задавать интерфейсный блок к swap, поскольку внутренние (равно как и модульные) процедуры обладают явно заданным интерфейсом.
К автоматическим объектам относятся объекты данных, размеры которых зависят от неконстантных описательных выражений (разд. 5.6) и которые не являются формальными параметрами процедуры. Такие объекты не могут иметь атрибуты SAVE и STATIC.
Границы автоматического массива или текстовая длина автоматической строки фиксируются на время выполнения процедуры и не меняются при изменении значения соответствующего выражения описания.
4.9. Массивы - формальные параметры процедур
В процедурах форма и размер массива - формального параметра могут определяться в момент вызова процедуры. Можно выделить 3 вида массивов - формальных параметров: заданной формы, перенимающие форму и перенимающие размер.
4.9.1. Массивы заданной формы
Границы размерностей массивов - формальных параметров могут определяться передаваемыми в процедуру значениями других параметров. Например:
integer, parameter :: n = 5, m = 10, k = m * n real a(m, n) / k*1.0 /, b(m, n) / k*2.0 /
call swap(a, b, m, n) write(*, *) b
end
subroutine swap(a, b, m, n) |
! a и b - массивы заданной формы |
integer m, n |
|
real a(m*n), b(m*n) |
! c - автоматический массив |
real c(size(a)) |
|
c = a |
|
a = b |
|
132
4. Массивы
b = c
end subroutine swap
Такие массивы - формальные параметры называются массивами заданной формы. В примере их форма задается формальными параметрами m и n.
Из примера видно, что формы фактического и соответствующего ему формального параметра - массива могут отличаться. В общем случае могут вычисляться как нижняя, так и верхняя граница размерности. Общий вид размерности таких массивов:
[нижняя граница] : [верхняя граница]
Нижняя и верхняя границы - целочисленные описательные выражения
(разд. 5.6).
Вычисленные границы массива фиксируются на время выполнения процедуры и не меняются при изменении значения соответствующего описательного выражения.
При работе с такими массивами необходимо следить, чтобы размер массива - формального параметра не превосходил размера ассоциированного с ним массива - фактического параметра.
Если фактическим параметром является многомерный массив и соответствующим ему формальным параметром является массив заданной формы с тем же числом измерений, то для правильного ассоциирования необходимо указать размерности массива - формального параметра такими же, как и у массива - фактического параметра. Исключение может составлять верхняя граница последней размерности массива, которая может быть меньше соответствующей границы массива - фактического параметра.
Если в качестве фактического параметра задан элемент массива, то формальный параметр ассоциируется с элементами массива-родителя начиная с данного элемента, и далее по порядку.
Пример. Вывести первый отрицательный элемент каждого столбца матрицы.
ineger, parameter :: m = 4, n = 5 integer j
real :: a(m, n) = 1.0
a(1, 1) = -1.0; a(2, 2) = -2.0; a(3, 3) = -3.0 do j = 1, n
call prifin(a(1, j), m , j) |
! В prifin доступны все элементы |
end do |
! столбца j начиная с первого и все |
end |
! последующие элементы матрицы a |
subroutine prifin(b, m, j) |
|
integer m, i, j |
! Вектор b содержит все элементы |
real b(m) |
|
do i = 1, m |
! столбца j матрицы a |
if(b(i) < 0) then |
|
133
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
print *, 'Столбец ', j, '. Элемент ', b(i) return
end if end do
print *, 'В столбце ', j, ' нет отрицательных элементов' end subroutine prifin
4.9.2. Массивы, перенимающие форму
Такие массивы - формальные параметры перенимают форму у соответствующего фактического параметра. В результате форма фактического и формального параметров совпадают. (Понятно, что фактический и формальный параметры должны быть одного ранга.) При описании формы формального параметра каждая размерность имеет вид:
[нижняя граница] :
где нижняя граница - это целое описательное выражение, которое может зависеть от данных в процедуре или других параметров. Если нижняя граница опущена, то ее значение по умолчанию равно единице. Например, при вызове
real x(0:3, 0:6, 0:8) interface subroutine asub(a) real a(:, :, :)
end
end interface
...
call asub(x)
соответствующий перенимающий форму массив объявляется так:
subroutine asub(a) |
|
|
|
real a(:, :, :) |
|
|
|
print *, lbound(a, 3), ubound(a, 3) |
! |
1 |
9 |
Так как нижняя граница в описании массива a отсутствует, то после вызова подпрограммы в ней будет определен массив a(4, 7, 9). Если нужно сохранить соответствие границ, то массив a следует объявить так:
real a(0:, 0:, 0:)
В интерфейсном блоке по-прежнему массив a можно объявить: real a(:, :, :)
Процедуры, содержащие в качестве формальных параметров перенимающие форму массивы, должны обладать явно заданным интерфейсом.
Если для работы с массивом в процедуре нужно знать значения его границ, то их можно получить, использовав функции LBOUND и UBOUND (разд. 4.12.3.2).
134
4. Массивы
Пример. Даны матрицы a и b разной формы. В какой из них первый отрицательный элемент последнего столбца имеет наибольшее значение?
program neg2 interface
integer function FindNeg(c) integer :: c(:, :)
end function FindNeg end interface
integer a(4, 5), b(-1:7, -1:8) integer nga, ngb, ngmax
a = 1; a(3, 5) = -2 b = 2; b(2, 8) = -3 nga = FindNeg(a) ngb = FindNeg(b)
if(nga == 0) print *, 'В последнем столбце матрицы а нет отрицательных элементов' if(ngb == 0) print *, 'В последнем столбце матрицы b нет отрицательных элементов' ngmax = max(nga, ngb)
! Если не все матрицы имеют отрицательный элемент в последнем столбце - STOP if(ngmax == 0) stop
if(nga == ngmax) print *, 'В матрице a' if(ngb == ngmax) print *, 'В матрице b' end
integer function FindNeg(c) integer :: c(:, :)
integer cols, i FindNeg = 0
cols = ubound(c, dim = 2) ! Номер последнего столбца в массиве c do i = lbound(c, 1), ubound(c, 1)
if(c(i, cols) < 0) then
FindNeg = c(i, cols) ! Вернем найденный отрицательный элемент return
end if end do
end function FindNeg
Результат:
В матрице a
4.9.3. Массивы, перенимающие размер
В перенимающем размер массиве - формальном параметре вместо верхней границы последней размерности проставляется звездочка (*). (Таким же образом задаются перенимающие длину строки.) Остальные границы должны быть описаны явно. Перенимающий размер массив может отличаться по рангу и форме от соответствующего массива - фактического параметра. Фактический параметр определяет только размер массива - формального параметра. Например:
135
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
real x(3, 6, 5), y(4, 10, 5) |
|
|
|
call asub(x, y) |
|
|
|
... |
|
|
|
subroutine asub(a, b) |
|
|
|
real a(3, 6, *), b(0:*) |
|
|
|
print *, size(a, 2) |
! |
6 |
|
print *, lbound(a, 3), lbound(b) |
! |
1 |
0 |
Перенимающие размер |
массивы |
не |
имеют определенной формы. |
Это можно проиллюстрировать примером:
real x(7)
call assume(x)
...
subroutine assume(a) real a(2, 2, *)
При такой организации данных между массивами x и a устанавливается соответствие:
x(1) = a(1, 1, 1)
x(2) = a(2, 1, 1)
x(3) = a(1, 2, 1)
x(4) = a(2, 2, 1)
x(5) = a(1, 1, 2)
x(6) = a(2, 1, 2)
x(7) = a(1, 2, 2)
т. е. в массиве a нет элемента a(2, 2, 2). (Размер массива a определяется размером массива x и равен семи.)
Так как перенимающие размер массивы не имеют формы, то нельзя получить доступ ко всему массиву, передавая его имя в процедуру. (Исключение составляют процедуры, не требующие форму массива, например встроенная функция LBOUND.) Так, нельзя использовать только имя перенимающего размер массива в качестве параметра встроенной функции SIZE, но можно определить протяженность вдоль фиксированной (т. е. любой, кроме последней) размерности.
Можно задать сечения у перенимающего размер массива. Однако в общем случае надо следить, чтобы все элементы сечения принадлежали массиву. Так, для массива a из последнего примера нельзя задать сечение a(2, 2, 1:2), поскольку в массиве a нет элемента a(2, 2, 2).
Необходимо следить, чтобы при работе с перенимающими размер массивами не происходило обращений к не принадлежащим массиву ячейкам памяти. Так, следующий фрагмент будет выполнен компьютером, но исказит значение переменной d:
program bod
integer b(5) /5*11/, d /-2/ call testb(b)
136