第6章常用內(nèi)部過(guò)程

1、第6章 常用內(nèi)部過(guò)程,作為一門古老而又年輕的高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，F(xiàn)ortran提供了大量的內(nèi)部過(guò)程供程序員在編程過(guò)程中使用。并且隨著新標(biāo)準(zhǔn)的推出，F(xiàn)ortran語(yǔ)言的內(nèi)部過(guò)程還在繼續(xù)擴(kuò)展，能夠提供更多的常用功能，大大減輕了程序員的重復(fù)性勞動(dòng)。本節(jié)主要介紹常用內(nèi)部過(guò)程的基本知識(shí)。,6.1 內(nèi)部過(guò)程概述,在Fortran語(yǔ)言中，有很多常用的數(shù)學(xué)過(guò)程、字符處理過(guò)程和系統(tǒng)過(guò)程。其中，數(shù)學(xué)過(guò)程和字符處理過(guò)程通常是以函數(shù)子程序的形式存在，而系統(tǒng)過(guò)程

2、則通常是以子例行子程序的形式存在。這些過(guò)程為應(yīng)用程序的編寫提供了非常方便的手段和豐富的功能。Fortran語(yǔ)言將這些功能各異、用途各異的過(guò)程分別編寫成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的子程序，編譯后組成一個(gè)大的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程庫(kù)（有時(shí)也稱為標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)），存放在外部存儲(chǔ)介質(zhì)（如計(jì)算機(jī)的硬盤）上。用戶在完成自身源程序的編譯之后，使用LINK命令將已翻譯成二進(jìn)制指令的目標(biāo)程序與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程庫(kù)連接起來(lái)。通過(guò)這個(gè)連接，將程序中出現(xiàn)過(guò)程名的地方用標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程庫(kù)中相應(yīng)的一組指令代替

3、，最終形成統(tǒng)一的用戶可執(zhí)行程序。,6.2 常用數(shù)學(xué)函數(shù),作為一種主要面向科學(xué)、工程和事務(wù)處理中的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，F(xiàn)ortran提供了豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)供用戶在編程時(shí)使用。本小節(jié)主要介紹在日常編程中經(jīng)常會(huì)遇到和使用的數(shù)學(xué)函數(shù)。,6.2.1 絕對(duì)值函數(shù),絕對(duì)值函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的絕對(duì)值，函數(shù)的原型如下：C = ABS(X)其中，ABS是Fortran中絕對(duì)值函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，絕對(duì)值函數(shù)還有4個(gè)專用名，它們是：

4、IABS，專用于求默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)的絕對(duì)值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。ABS，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的絕對(duì)值，返回值也為默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)。DABS，專用于求雙精度實(shí)型數(shù)據(jù)的絕對(duì)值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。CABS，專用于默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)的絕對(duì)值，返回值也為默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)。,6.2.2 指數(shù)函數(shù),指數(shù)函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的指數(shù)值，函數(shù)的原型如下：C = EXP(X)其中，EXP是Fortran中指數(shù)函數(shù)的通用

5、名。除了這個(gè)通用名外，指數(shù)函數(shù)還有3個(gè)專用名，它們是：EXP，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的指數(shù)值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DEXP，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的指數(shù)值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。CEXP，專用于默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)的指數(shù)值，返回值也為默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)。,6.2.3 正弦函數(shù),正弦函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的正弦值，函數(shù)的原型如下：C = SIN(X)其中，SIN是Fortran中正弦函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外

6、，正弦函數(shù)還有3個(gè)專用名，它們是：SIN，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的正弦值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DSIN，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的正弦值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。CSIN，專用于默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)的正弦值，返回值也為默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)。函數(shù)在數(shù)學(xué)上等價(jià)于。函數(shù)中參數(shù)的單位是弧度而不是度，在使用時(shí)需要注意這一點(diǎn)。,6.2.4 余弦函數(shù),余弦函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的余弦值，函數(shù)的原型如下：C = COS(X)其中，

7、COS是Fortran中余弦函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，余弦函數(shù)還有3個(gè)專用名，它們是：COS，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的余弦值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DCOS，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的余弦值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。CCOS，專用于默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)的余弦值，返回值也為默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)。,6.2.5 反正弦函數(shù),反正弦函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的反正弦值，函數(shù)的原型如下：C = ASIN(X)其中，ASIN是F

8、ortran中反正弦函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，反正弦函數(shù)還有2個(gè)專用名，它們是：ASIN，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的反正弦值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DASIN，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的反正弦值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.6 反余弦函數(shù),反余弦函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的反余弦值，函數(shù)的原型如下：C = ACOS(X)其中，ACOS是Fortran中反余弦函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，反余弦函數(shù)還有2個(gè)專用

9、名，它們是：ACOS，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的反余弦值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DACOS，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的反余弦值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.7 正切函數(shù),正切函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的正切值，函數(shù)的原型如下：C = TAN(X)其中，TAN是Fortran中正切函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，正切函數(shù)還有2個(gè)專用名，它們是：TAN，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的正切值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。

10、DTAN，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的正切值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.8 反正切函數(shù),反正切函數(shù)用于求出數(shù)據(jù)的反正切值，函數(shù)的原型如下：C = ATAN(X)其中，ATAN是Fortran中反正切函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，反正切函數(shù)還有2個(gè)專用名，它們是：ATAN，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的反正切值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DATAN，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的反正切值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。

11、,6.2.9 自然對(duì)數(shù)函數(shù),自然對(duì)數(shù)函數(shù)用于求數(shù)據(jù)的自然對(duì)數(shù)值，函數(shù)的原型如下：C = LOG(X)其中，LOG是Fortran中自然對(duì)數(shù)函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，自然對(duì)數(shù)函數(shù)還有3個(gè)專用名，它們是：ALOG，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的自然對(duì)數(shù)值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DLOG，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的自然對(duì)數(shù)值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。CLOG，專用于求默認(rèn)種別的復(fù)型數(shù)據(jù)的自然對(duì)數(shù)值，返回值也為默認(rèn)種

12、別的復(fù)型數(shù)據(jù)。,6.2.10 常用對(duì)數(shù)函數(shù),常用對(duì)數(shù)函數(shù)用于求數(shù)據(jù)的常用對(duì)數(shù)值，函數(shù)的原型如下：C = LOG10(X)其中，LOG10是Fortran中常用對(duì)數(shù)函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，常用對(duì)數(shù)函數(shù)還有2個(gè)專用名，它們是：ALOG10，專用于求默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)的常用對(duì)數(shù)值，返回值也為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。DLOG10，專用于求雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)的常用對(duì)數(shù)值，返回值也為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.11 取整函數(shù),取整函數(shù)

13、用于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整型，函數(shù)的原型如下：C = INT(X)其中，INT是Fortran中取整函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，取整函數(shù)還有3個(gè)專用名，它們是：IFIX，專用于將默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。INT，專用于將默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。IDINT，專用于將雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果同數(shù)學(xué)上的取整有所不同，F(xiàn)ort

14、ran中的取整函數(shù)只是將數(shù)據(jù)的小數(shù)部分截去，不使用四舍五入規(guī)則。函數(shù)的參數(shù)可以是實(shí)型、整型和復(fù)型。,6.2.12 求余函數(shù),求余函數(shù)用于求第一個(gè)變量被第二個(gè)變量所除后的余數(shù)，函數(shù)的原型如下：C = MOD(X1, X2)其中，MOD是Fortran中求余函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，求余函數(shù)還有2個(gè)專用名，它們是：MOD，適用于默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。AMOD，適用于默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種

15、別的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.13 取符號(hào)函數(shù),取符號(hào)函數(shù)返回第一個(gè)參數(shù)的絕對(duì)值與第二個(gè)參數(shù)的符號(hào)的乘積，函數(shù)的原型如下：C = SIGN(X1, X2)其中，SIGN是Fortran中取符號(hào)函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，取符號(hào)函數(shù)還有3個(gè)專用名，它們是：ISIGN，適用于默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。SIGN，適用于默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)。DSIGN，適用于雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為雙

16、精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.14 最大值函數(shù),最大值函數(shù)用于找出一系列數(shù)據(jù)中的最大值，函數(shù)的原型為：C = MAX(X1, X2[, X3]…)其中，MAX是Fortran中最大值函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，最大值函數(shù)還有5個(gè)專用名，它們是：MAX0，適用于默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。AMAX0，適用于默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)。MAX1，適用于默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的

17、整型數(shù)據(jù)。AMAX1，適用于默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)。DMAX1，適用于雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.2.15 最小值函數(shù),最小值函數(shù)用于找出一系列數(shù)據(jù)中的最小值，函數(shù)的原型為：C = MIN(X1, X2[, X3]…)其中，MIN是Fortran中最小值函數(shù)的通用名。除了這個(gè)通用名外，最小值函數(shù)還有5個(gè)專用名，它們是：MIN0，適用于默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)

18、。AMIN0，適用于默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)。MIN1，適用于默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的整型數(shù)據(jù)。AMIN1，適用于默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為默認(rèn)種別的實(shí)型數(shù)據(jù)。DMIN1，適用于雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)，返回值為雙精度的實(shí)型數(shù)據(jù)。,6.3 常用字符函數(shù),Fortran 90/95的內(nèi)部函數(shù)中新增了許多和字符型數(shù)據(jù)操作有關(guān)的函數(shù)供用戶使用，可以很方便地進(jìn)行各種字符操作。,6.3.1 字符與數(shù)值轉(zhuǎn)換

19、函數(shù),這是一系列函數(shù)的總稱，涉及到4個(gè)基本函數(shù)：ICHAR，CHAR，IACHR和ACHAR函數(shù)。Fortran 90/95中允許把字符型的值轉(zhuǎn)換成數(shù)值型的值（已知字符得到字符在某種字符集中的序號(hào)數(shù)值），也可把數(shù)值型的值轉(zhuǎn)換成字符型的值（已知字符在某種字符集中的序號(hào)數(shù)值進(jìn)而得到該位置上的字符）。函數(shù)ICHAR的作用是根據(jù)字符得到字符在計(jì)算機(jī)字符集中的位置，函數(shù)的原型為：C = ICHAR(字符數(shù)據(jù)),6.3.2 字符串長(zhǎng)度函數(shù),

20、字符串長(zhǎng)度函數(shù)用于求出參數(shù)字符實(shí)體的字段長(zhǎng)度，函數(shù)的原型為：C = LEN(string)其中，string必須是字符型，可以是字符標(biāo)量也可以是字符數(shù)組。函數(shù)返回一個(gè)正整數(shù)，為該字符實(shí)體的字段長(zhǎng)度（包括尾隨空格、中間空格在內(nèi)）。比如LEN(‘ABC 123 ’)的值是9（6個(gè)字符加3個(gè)空格）。如果想要得到不計(jì)尾部空格的字符串長(zhǎng)度，則可以使用LEN_TRIM函數(shù)。函數(shù)的原型如下：C = LEN_TRIM(string),6.3.

21、3 子字符串位置索引函數(shù),子字符串位置索引函數(shù)的作用是找出指定子字符串在目標(biāo)字符串內(nèi)的起始位置，函數(shù)的原型如下：C = INDEX(string, substring[,back])其中，string表示要在其中進(jìn)行索引的目標(biāo)字符串；substring表示子字符串；back為邏輯型變量，當(dāng)back的值為.TRUE.時(shí)表示從目標(biāo)字符串的后面開始搜索，當(dāng)back的值為.FALSE.或省略不寫時(shí)，表示從目標(biāo)字符串的前面開始搜索。函數(shù)值返

22、回一個(gè)正整數(shù)，指明子字符串在目標(biāo)字符串中是從第幾個(gè)字符開始的。目標(biāo)字符串和子字符串可以是任何形式的字符實(shí)體。如果目標(biāo)字符串中不含有子字符串中的內(nèi)容，則函數(shù)的返回值為0。例如INDEX(‘VitaminC’,‘i’)的值為2；INDEX(‘VitaminC’,‘i’,BACK=.TRUE.)的值為6；INDEX(‘VitaminC’,‘b’)的值為0。,6.3.4 字符串驗(yàn)證函數(shù),字符串驗(yàn)證函數(shù)的作用是確認(rèn)指定的字符集中是否包含了給定字

23、符串中所有的字符，函數(shù)的原型為：C = VERIFY(string, set, [,back])其中，string為要在其中進(jìn)行驗(yàn)證的字符集；set為給定的字符串；back表示是從字符集的前面還是后面開始驗(yàn)證：當(dāng)back值為.TRUE.時(shí)表示從后面開始驗(yàn)證，當(dāng)back的值為.FALSE.或省略不寫時(shí)表示從前面開始驗(yàn)證。函數(shù)的返回值是一個(gè)正整數(shù)，指明給定字符串中與字符集相異的第一個(gè)字符是從左邊第幾個(gè)字符開始的。如果沒(méi)有相異的字符，則返

24、回函數(shù)值為0。比如VERIFY ('banana','nbc')的值為2，VERIFY ('banana','nbc',BACK=.TRUE.)的值為6，VERIFY('banana','nbca')的值為0。,6.3.5 尾部空格除去函數(shù),尾部空格除去函數(shù)的作用就是除去字符串尾部的尾隨空格，函數(shù)的原型為：C = TRIM(string)

25、函數(shù)的返回值與函數(shù)的輸入?yún)?shù)類型相同、種別相同。返回值就是輸入?yún)?shù)除去尾部空格后剩余的部分。比如TRIM(‘ABC 123 ’)///’34’的值是’ABC 12334’。這個(gè)函數(shù)在進(jìn)行文件名的處理上較為方便：為了保存文件的完整路徑名稱，通常需要使用一個(gè)字段寬度較大的字符變量（在Windows系統(tǒng)下，如果使用系統(tǒng)函數(shù)，一般要求256個(gè)字符寬度）。如果輸入的文件實(shí)際路徑名較短，則在顯示時(shí)會(huì)留下大段的空格。使用TRIM函數(shù)就可以避免這種

26、現(xiàn)象。,6.3.6 字符大小比較函數(shù),字符大小比較函數(shù)是一個(gè)函數(shù)族，共包含了4個(gè)基本函數(shù)。其作用就是比較字符在ASCII字符集中的先后位置，其原型為：C = LGE(string_a, string_b)C = LGT(string_a, string_b)C = LLE(string_a, string_b)C = LLT(string_a, string_b)四個(gè)函數(shù)都是用兩個(gè)字符型實(shí)體作為參數(shù)，用來(lái)判斷它們之間是否滿足

27、大于等于、大于、小于等于、小于關(guān)系。,6.4 常用系統(tǒng)過(guò)程,在Fortran 90/95中還增加了許多常用的系統(tǒng)過(guò)程，這些系統(tǒng)過(guò)程大多采用子例行子程序的形式。這里介紹的主要是用于獲得系統(tǒng)時(shí)間和隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)過(guò)程。,6.4.1 CPU時(shí)間函數(shù),該函數(shù)用于返回同處理器無(wú)關(guān)的精確的處理器運(yùn)行時(shí)間，單位為秒。過(guò)程的原型如下：CALL CPU_TIME (time)其中，time是一個(gè)實(shí)型變量，用于保存處理器的運(yùn)行時(shí)間。如果過(guò)程不能返回有意

28、義的時(shí)間，則會(huì)返回一個(gè)與處理器無(wú)關(guān)的負(fù)值。CPU_TIME函數(shù)可以用于獲得某一段可執(zhí)行代碼在CPU中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，比如下面的代碼段用于確定代碼執(zhí)行時(shí)間并將其打印出來(lái)： REAL :: time_begin, time_end …… CALL CPU_TIME ( time_begin ) !可執(zhí)行代碼段 CALL CPU_TIME ( time_end ) PRINT *, 'Time of oper

29、ation was ', time_end - time_begin, ' seconds',6.4.2 日期和時(shí)間函數(shù),該過(guò)程用于返回從實(shí)時(shí)時(shí)鐘處獲得的日期和時(shí)間相關(guān)信息，日期和時(shí)間的格式符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8601:1988。過(guò)程的原型如下：CALL DATE_AND_TIME ( [date] [, time] [, zone] [, values] )其中，date用于保存返回的日期信息，必須是一個(gè)

30、至少有8個(gè)字符長(zhǎng)度的字符串?？梢杂糜诒４媸兰o(jì)、年、月、日等信息，形式為CCYYNNDD。下面分別給出這些字符的意義：CC：表示系統(tǒng)中所處的世紀(jì)；YY：表示系統(tǒng)中所處的年份；MM：表示系統(tǒng)中所處的月份；DD：表示系統(tǒng)中所處的日期。,6.4.3 系統(tǒng)時(shí)間過(guò)程,系統(tǒng)時(shí)間過(guò)程用于保存從系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘處獲得的數(shù)據(jù)信息。過(guò)程的原型如下：CALL SYSTEM_CLOCK ([count] [, count_rate] [, count_m

31、ax])其中，count用于保存處理器時(shí)鐘的當(dāng)前值，必須是一個(gè)默認(rèn)種別的整型變量。每有一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)發(fā)生，count的值就會(huì)增加1，直到數(shù)值達(dá)到count_max，然后count被清零重新開始計(jì)數(shù)。count_rate必須是一個(gè)整型數(shù)據(jù)，用于指定每秒鐘內(nèi)觸發(fā)的時(shí)鐘計(jì)數(shù)次數(shù)。count_max也是一個(gè)整型數(shù)據(jù)，用來(lái)設(shè)置時(shí)鐘計(jì)數(shù)的最大值，可以為系統(tǒng)能夠處理的最大整數(shù)。,6.4.4 隨機(jī)數(shù)生成過(guò)程,隨機(jī)數(shù)生成過(guò)程用于生成偽隨機(jī)數(shù)，結(jié)果可