8. Программные единицы
тело интерфейса - задает характеристики внешних или формальных
процедур и представляет в случае функции
заголовок функции [раздел описаний]
END [FUNCTION [имя функции]]
либо в случае подпрограммы
заголовок подпрограммы [раздел описаний]
END [SUBROUTINE [имя подпрограммы]]
Оператор MODULE PROCEDURE может появляться в интерфейсном блоке, лишь когда присутствует родовое описание. При этом все процедуры списка имен процедур должны быть доступными модульными процедурами. Характеристики модульных процедур не должны появляться в интерфейсном блоке.
Процедура, объявленная в интерфейсном блоке, обладает атрибутом EXTERNAL. Она не может быть объявлена внешней посредством атрибута или оператора EXTERNAL в программной единице, в которой присутствует или доступен через use-ассоциирование интерфейсный блок с этой процедурой. Для процедуры в блоке видимости может быть задан лишь один интерфейсный блок.
Внутренние, модульные и встроенные процедуры имеют явно заданный интерфейс, и их имена не должны появляться в интерфейсном блоке. Исключение составляет случай, когда необходимо задать для них родовое имя. При этом имена модульных процедур задаются оператором MODULE PROCEDURE. Если же имя объявленной в интерфейсном блоке процедуры совпадает с именем встроенной процедуры, то такая встроенная процедура становится недоступной. В то же время должна существовать внешняя процедура с таким же именем.
Если имя процедуры интерфейсного блока совпадает с именем формального параметра процедуры, в которой задан интерфейсный блок, то такой формальный параметр является формальной процедурой.
Тело интерфейса не может содержать операторы ENTRY, DATA, FORMAT, объявления операторных функций. Можно, правда, задать самостоятельный ENTRY-интерфейс, использовав в теле интерфейса имя точки входа в качестве имени процедуры.
Программная единица BLOCK DATA не может содержать интерфейсный блок.
8.13. Ассоциирование имен
Большинство объектов Фортран-программы являются локальными. К ним относятся имена переменных, констант, производных типов данных, внутренних и модульных процедур, операторных функций. Глобальными
253
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
являются имена главной программы, встроенных и внешних процедур, модулей, common-блоков, BLOCK DATA. Однако локальный объект программной единицы можно сделать доступным в другой программной единице, используя ассоциирование имен: ассоциирование параметров процедуры, use-ассоциирование и ассоциирование через носитель.
В момент вызова процедуры между формальными и фактическими параметрами устанавливается связь, или, иными словами, формальные параметры процедуры ассоциируются с фактическими. Благодаря такой связи:
•осуществляется обмен данными между программными единицами;
•реализуется альтернативный возврат из подпрограммы (разд. 8.19);
•передается в процедуру имя внешней или встроенной функции.
Более подробно о правилах соответствия формальных и фактических параметров см. в разд. 8.11.1.
Объекты модуля становятся доступны в программной единице, если в ней есть оператор USE, содержащий имя модуля. Использование этого оператора равнозначно повторному описанию всех не имеющих атрибута PRIVATE объектов модуля внутри программной единицы с сохранением всех имен (если нет переименований) и свойств. (Доступ к объектам модуля может быть ограничен за счет использования в операторе USE опции ONLY.) В этом случае говорится, что объекты модуля доступны за счет use- ассоциирования. Благодаря use-ассоциированию может быть обеспечен доступ к следующим объектам модуля:
•именованным объектам данных;
•определениям производных типов;
•интерфейсным блокам;
•модульным процедурам;
•родовым интерфейсам;
•namelist-группам.
Use-ассоциирование передает как данные, так и статус объектов, например статус размещаемого массива (разд. 4.8.2).
При подключении к программной единице модулей нельзя допускать дублирования передаваемых через use-ассоциирование имен и локальных имен самой программной единицы. Однако доступные через use- ассоциирование имена могут совпадать, если:
•нет ни одного использования дублированного имени;
•продублированное имя является родовым (разд. 8.12).
Избежать конфликтов имен можно за счет переименования, использования опции ONLY и за счет придания атрибута PRIVATE тем объектам модуля, которые предназначены только для внутреннего использования в модуле.
254
8. Программные единицы
В модульных и внутренних процедурах доступны все объекты носителя этих процедур, в том числе и объекты, доступные носителю через use- ассоциирование. Такой механизм доступа к объектам носителя называется
ассоциированием через носитель. Общее правило таково: имя объекта носителя считается повторно описанным с теми же свойствами в модульной или внутренней процедуре при условии, что в процедуре нет другого объекта с таким же именем, объявленного локально, или доступного путем use-ассоциирования, или являющегося локальным формальным параметром или результирующей переменной.
Пример:
real :: x = 1.0, w = 1.0, z = 1.0 |
|
call decar(x) |
|
print '(3f5.2)', x, w, z |
! 5.0 1.0 5.0 |
contains |
|
subroutine decar(x) |
! Локальная переменная w подпрограммы decar |
real x, w |
|
x = 5; w = 5; z = 5 |
! закрывает локальную переменную w носителя |
end subroutine |
|
end |
|
8.14. Область видимости имен
Областью видимости именованного объекта называется часть программы, в которой можно ссылаться на этот объект.
Например, на объявленный во внешней процедуре объект можно ссылаться в этой процедуре. Кроме того, этот объект за счет ассоциирования через носитель доступен в любой ее внутренней процедуре. При этом в самой процедуре могут существовать фрагменты, в которых ссылка на эту переменную невозможна. Такими фрагментами могут быть определения типов и интерфейсные блоки. Приведем фрагмент процедуры для описанной ситуации.
subroutine reg( ) |
|
integer, parameter :: m = 40, n = 20 |
! Область 1 |
real a(m, n), b(3, 4, 5) |
! Область 1 |
type win |
|
integer n |
! Область 2 |
real a(n) |
! Область 2 |
end type |
|
interface |
|
subroutine ones(a, m) |
! Область 3 |
integer m |
! Область 3 |
real a(:, :, :) |
! Область 3 |
end subroutine ones |
! Область 3 |
end interface |
|
type(win) tin(n) |
! Область 1 |
255
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
a = real(n) |
! Область 1 |
tin(n).a = real(m) |
! Область 1 |
print *, a(m, n), tin(n).a(1) |
! Область 1 |
call ones(b, n) |
! Область 1 |
call two( ) |
|
contains |
|
subroutine two( ) |
! Внутренняя подпрограмма не является областью |
integer m |
! видимости объектов носителя, но объекты носителя |
m = n |
! n, a, b, win, tin и интерфейс к подпрограмме |
a = real(m) |
! ones достижимы в two благодаря ассоциированию |
call ones(b, m) |
! через носитель. Переменная m подпрограммы |
end subroutine two |
! two закрывает константу m носителя |
end subroutine reg |
|
program t2 |
! Драйвер подпрограммы reg |
call reg( ) |
|
end program t2 |
|
subroutine ones(a, m) |
|
integer m |
|
real a(:, :, :) |
|
a = real(m) |
|
end subroutine ones |
|
В этом фрагменте область 1 является областью видимости констант m и n. Впрочем, эти же константы видны и в области 2 определения производного типа: в объявлении REAL a(n) используется константа n из области 1. В то же время в области 2 можно объявить компонент с именем n. В области 3 интерфейсного блока константы m и n, так же как и массив a(1:m, 1:n), не видны. Иными словами, использованные в областях 1, 2 и 3 имена m, n и a относятся к разным объектам данных. Таким образом, область видимости констант m и n состоит из трех блоков видимости, разделенных областью 3. Областью видимости массива a(1:m, 1:n) и трехмерного массива b являются два блока, разделенные уже двумя областями с номерами 2 и 3.
Область видимости именованного объекта зависит от вида его имени.
Имена объектов разделяются на глобальные, локальные и операторные.
Глобальными являются имена главной программы, модулей, встроенных и внешних процедур и common-блоков. Эти имена известны в любой программной единице, и не может быть двух глобальных объектов с одним именем. Так, не может быть common-блока с именем sqrt, поскольку это имя принадлежит встроенной функции.
Если же в каком-либо блоке видимости определена локальная переменная sqrt, то глобальное имя встроенной функции SQRT в этом блоке видимости становится недоступным.
256
8. Программные единицы
Если же глобальное имя встроенной процедуры определено в блоке видимости с атрибутом EXTERNAL, то встроенная процедура также становится недоступной в этом блоке видимости, но введенное имя трактуется как глобальное имя внешней процедуры.
Пример:
real :: sqrt, x = 4.0, y |
! Должна быть определена внешняя функция sin |
real, external :: sin |
|
sqrt = 5.0 |
! Локальное имя закрывает глобальное имя |
y = sqrt(x) |
! Ошибка - встроенная функция SQRT недоступна |
К локальным именам относятся имена переменных, формальных параметров, именованных констант, производных типов, операторных функций, внутренних, модульных и формальных процедур, родовых описаний, namelist-групп. Блоками видимости локальных имен являются:
•определение производного типа;
•тело интерфейса, за исключением содержащихся в нем определений производных типов и тел интерфейсных блоков;
•программная единица, за исключением содержащихся в ней определений производных типов, интерфейсных блоков и внутренних процедур.
Локальные имена в случае объявления их в блоке видимости закрывают имена глобальных объектов, и последние становятся недоступными в этом блоке видимости. Исключение составляют применяемые при вызове процедур ключевые слова, родовые описания и имена common-блоков. Выше было показано, как локальное имя sqrt закрыло глобальное имя встроенной функции SQRT. Такой же эффект вызовет и использование внутренней функции, например, с именем tan, которое закроет в блоке видимости имя встроенной функции TAN, например:
subroutine dehi
...
y = tan(x) ! Будет вызвана внутренняя функция tan contains
function tan(x)
...
end function tan end subroutine dehi
Областью видимости операторного имени является один оператор. Операторные имена могут появляться при задании операторной функции, а также в неявных циклах операторов DATA и конструкторов массивов. Областью видимости формальных параметров операторной функции является оператор задания этой функции. Областью видимости переменной неявного цикла, которая должна быть целого типа, является этот цикл.
257