[转载]Fortran 77, C, C++ 和 Fortran 90 的比较

Fortran的主要版本及差别、Fortran的主要版本及差别按其发展历史，Fortran编译器的版本其实很多。

现在在广泛使用的是Fortran 77和Fortran90。

Fortran 90在Fortran 77基础上添加了不少使用的功能，并且改良了77编程的版面格式，所以编程时推荐使用90。

鉴于很多现成的程序只有77版本，有必要知道77的一些基本常识，至少保证能够看懂77程序。

以下是77和90的一些格式上的区别。

Fortran 77：固定格式（fixed format），程序代码扩展名：.f 或.for （1）若某行以C,c或*开头，则该行被当成注释；（2）每行前六个字符不能写程序代码，可空着，或者1~5字符以数字表明行代码（用作格式化输入输出等）；7~72为程序代码编写区；73往后被忽略；（3）太长的话可以续行，所续行的第六个字符必须是"0"以外的任何字符。

Fortran 90：自由格式（free format），扩展名：.f90（1）以"!"引导注释；（2）每行可132字符，行代码放在每行最前面；（3）以&续行，放在该行末或下行初。

以下都是讨论Fortran 90。

3、Fortran的一些特点，和C的一些不同其实很多，在下面涉及具体方面时可以看到。

这里只是大致提一些。

（1）不分大小写（2）每句末尾不必要写分号（3）程序代码命令间的空格没有意义（4）不像C，Fortran不使用{ }（5）数据类型多出了复数和逻辑判断类型。

比如复数类型complex :: a !声明复数的方法。

复数显然方便了科学计算，满足了工程方面的需求a=(1.0,2.0) ! a=1+i（6）多出了乘幂运算（**）。

乘幂除了整数还可以是实数形式。

如开方，开立方a=4.0**0.5，a=8.0**(1.0/3.0)。

（7）数组有一些整体操作的功能；可以方便的对部分元素进行操作（8）有些情况下可以声明大小待定的数组，很实用的功能4、Fortran的基本程序结构先看一看所谓的"Hello Fortran"程序。

1、用于linux系统下编程的编译器概述GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套装），是一套由GNU 开发的编程语言编译器。

它是一套GNU编译器套装以GPL 及LGPL 许可证所发行的自由软件，也是GNU计划的关键部分，亦是自由的类Unix及苹果电脑Mac OS X 操作系统的标准编译器。

GCC 原名为GNU C 语言编译器，因为它原本只能处理C语言。

GCC 很快地扩展，变得可处理C++。

之后也变得可处理Fortran、Pascal、Objective-C、Jav a, 以及Ada与其他语言。

历史GCC是由理查德·马修·斯托曼在1985年开始的。

他首先扩增一个旧有的编译器，使它能编译C，这个编译器一开始是以Pastel语言所写的。

Pastel是一个不可移植的Pascal语言特殊版，这个编译器也只能编译Pastel语言。

为了让自由软件有一个编译器，后来此编译器由斯托曼和Len Tower在1987年以C语言重写并成为GNU 专案的编译器。

GCC的建立者由自由软件基金会直接管理。

在1997年，一群不满GCC缓慢且封闭的创作环境者，组织了一个名为EGCS 〈Experimental/Enhanced GNU Compiler System〉的专案，此专案汇整了数项实验性的分支进入某个GCC专案的分支中。

EGCS比起GCC的建构环境更有活力，且EGCS最终也在1999年四月成为GCC的官方版本。

GCC目前由世界各地不同的数个程序设计师小组维护。

它是移植到中央处理器架构以及操作系统最多的编译器。

由于GCC已成为GNU系统的官方编译器（包括GNU/Linux家族），它也成为编译与建立其他操作系统的主要编译器，包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP 与BeOS。

GCC通常是跨平台软件的编译器首选。

有别于一般局限于特定系统与执行环境的编译器，GCC在所有平台上都使用同一个前端处理程序，产生一样的中介码，因此此中介码在各个其他平台上使用GCC编译，有很大的机会可得到正确无误的输出程序。

几种Fortran 编译器---------------------------------------------------------------------------------------1.CVFCompaq Visual Fortran （CVF）, 当今PC平台上功能相当强大与完整的Fortran程序开发工具，还用于Abaqus的开发。

1997年，微软将Fortran PowerStation卖给DEC之后，微软就不再出版Fortran编译器了。

后来DEC并入了Compaq，再后来Compaq又和HP合并了。

现在最新的版本是HP出的Fortran for Windows v6.6，现在HP/Compaq已经不再开发Fortran了，CVF 6.6是最终的版本了，Compaq的Fortran开发小组已经投入Intel旗下，目前Intel已经有Intel Visual Fortran 11.0。

Compaq Visual Fortran 6.6官方的单价也相当昂贵。

Compaq Visual Fortran 6.6 下载：/SoftDown.asp?ID=11937Compaq Visual Fortran 6.6 绿色版下载：/down/10915.htmlCompaq Visual Fortran 6.5 下载：/soft/fortran6.5.rarftp://2006:2006@/36/-002124.rar---------------------------------------------------------------------------------------2. IVFIntel Visual Fortran (IVF)将Compaq Visual Fortran* (CVF) 语言的丰富功能与英特尔代码生成及优化技术结合在一起。

目前Intel已经有Intel Visual Fortran 11.0。

我的Fortran基本用法小结周日, 10/14/2007 - 21:00 — gator一、说明二、概述三、数据类型及基本输入输出四、流程控制五、循环六、数组七、函数八、文件一、说明本文多数内容是我读彭国伦《Fortran 95 程序设计》的笔记。

只读到第九章，主要是3~9章，都是最基本的用法（原书共16章）。

这里主要摘录了我看书过程中总结的一些Fortran和C不同的地方，主要是语法方面。

希望这份笔记能够给学过C但没有接触过Fortran的同学带去一些帮助。

要想得更清楚些，推荐看一下原书，觉得作者真的写得很好，很清楚；如果有C语言的基础，看完前九应该很快的，花一两天就行了。

觉得如果耐心看完本文，基本功能应该也可以顺利用起来了。

外，由于我之前没有用过Fortran，这次为了赶文档看书又看得很粗浅，大多数东西看过之后都没得及仔细想，只是按着作者的意思去理解。

所以这份笔记还处于纸上谈兵的层次。

如果有不妥的方，希望大家指正。

谢谢！文中蓝色的部分是程序代码，!后面的内容为注释。

二、概述1、名词解释Fortran=For mula Tran slator/Translation一看就知道有什么特色了：可以把接近数学语言的文本翻译成机械语言。

的确，从一开始，IBM设计的时候就是为了方便数值计算和科学数据处理。

设计强大的数组操作就是为了实现这一目标。

ortran奠定了高级语言发展的基础。

现在Fortran在科研和机械方面应用很广。

2、Fortran的主要版本及差别按其发展历史，Fortran编译器的版本其实很多。

现在在广泛使用的是Fortran 77和Fortran90。

ortran 90在Fortran 77基础上添加了不少使用的功能，并且改良了77编程的版面格式，所以编程时推荐使用90。

鉴于很多现成的程序只有77版本，有必要知道77的一些基本常识，至少保证能够看77程序。

以下是77和90的一些格式上的区别。

[转载]Fortran程序基本特点及不同版本之间的区别原⽂地址：Fortran程序基本特点及不同版本之间的区别作者：caodanping_7141、F77和F90的区别名称：F77固定格式（fixed format），程序代码扩展名：.f或.for，F90⾃由格式（free format），扩展名：.f90格式：F77每⾏前六个字符不写程序代码，可以空着或者1-5字符使⽤数字来标注⾏代码（⽤作格式化输⼊出等），7-72为程序代码编写区，73⾏后被忽略，超过的话可以续⾏，F90每⾏可132字符注释：F77以C,c或*开头的⾏被当成注释；F90以"!"引导注释，也可放在⾏尾续⾏：F77所续⾏的第六个字符是"0"以外的字符，通过⽤+表⽰，F90以&续⾏，放在该⾏末或下⾏初均可变量名：F77⽀持6个字符长，F90⽀持31个字符长常数：F90中PARAMETER可以做形容词，和变量声明同时写在⼀起Real, parameter :: pi=3.1415926关系运算符：F90： == /= > >= < <= (更接近标准的数学符号)F77： .EQ. .NE. .GT. .GE. .LT. .LE.逻辑运算符：.AND. .OR. .NOT. .EQV. .NEQV.变量声明赋值：（1）integer： kind=1,2,4（长整型）F90: integer(kind=2) aInteger(kind=4)::a=15（加上两个冒号可以在定义时就直接赋值）F77: integer*2 b or integer(2) c⽤DATA命令单独赋值（属于声明），data b,c /1, 2.0/Fortran规定变量名以字母IJKLMN六个字母开头的即认为是整型变量（I-N规则），其他字母开头的为实型变量（2）real：kind=4，8（双精度）/real* 8=double precision(1.23E3/1.23D3)F90：real(kind=4) a， F77：real*4 a or real(4) a（3）complex kind=4，8（双精度）F90: complex(kind=4) a a=(3.1,2.5)（4）character len为最⼤长度(26个字母，数字0-9，专⽤字符13个：空格'$()+-*/,=.:)F90: character(len=10) c c=”Hello”， F77: c=’Hello’（5）logical kind=4,2（最少只需要1即可）F90: logical(kind=4) a a=.true.（6）⾃定义类型type：类似于C中的structF90: type::person ……引⽤时变量和元素直接以%区隔，visual fortran可以⽤.来表⽰全局变量全局变量：F77采⽤command来声明全局变量，编译器只提供内存共享⽽不去检查数据类型，使⽤时需要注意定义的是否⼀主程序和主程序中致，⽽F90则提供了module（不是函数，⽤于封装程序模块），可以把全局变量都声明在module中，这样主程序和主程序中就不需要编写重复的程序代码来声明全局变量就不需要编写重复的程序代码来声明全局变量了，函数在需要使⽤时只需要⽤use来调⽤该module_name即可：module module_name...end module还可以把功能上相关的函数放在同⼀个module模块中，程序想要调⽤时use该module才能调⽤，这样⽐较符合模块化的概念，在该module中⽤contains引导函数即可。

/c.htm2. C语言和Fortran语言的差异由于两者产生的背景不同，它们是存在差异的，在比较了几组源代码之后，主要有以下体会：C 最大的优点在于灵活，不但可以藉由 struct 来定义新的数据结构，同时 C 的pointer 更可以让我们自由而且有效率地处理大数据。

而在 UNIX 系统中，由于整个操作系统绝大部分就是 C 写出来的，故我们也有方便的 C 函数库，直接使用系统资源与享受系统带来的服务，以做到一些低阶、快速的动作。

而FORTRAN从一开始就用于科学计算，它与C的差异主要表现为：* 复数运算的速度* 程序参数与字串* 内存的动态管理* 多维阵列的处理* 函数调用与参数传递2.1. 复数运算的速度在进行复数运算的时候，C++ 可以定义复数的 class，还可以重新定义所有的四则运算式，复杂的算式也可以做到由一个表达式来解决。

但它的重新定义复数四则运算是用函数来做的，使用函数来调用其速度很慢，除非采用 inline function 的方式，但会遇到以下的问题：要先将这个算式拆解，分别算过后再重组结果，故表面上程序代码很简洁，但实际上是 compiler做了很多工作，还是要付出相当的计算时间代价的。

至于 Fortran，最大的优点在于复数 (complex number) 的运算，复数是 Fortran 的基本数据类型之一，这正是 C 所缺乏的 (C 基本上只有实型与整型类型而已)。

虽然C 也可以由 struct 的定义，达到复数四则运算的目的，但却很可能牺牲了程序效能，或者是程序写起来相当繁杂降低可读性。

因此，在大量而且要求高速的复数运算场合， Fortran 实际上比 C 还要适合。

然而既然复数已是 Fortran 基本数据类型之一，则 Fortran compiler在设计上可以做到对复数特别的 optimization，例如如果遇到较短的复数运算式，它可以用“心算”直接得出 real_part 与 imag_part 的 expression，像这样:real(a) =……；imag(a) = …….如此只需两步就得到结果。

[转载]Fortran 77, C, C++ 和 Fortran 90 的比较收藏发信人: quasar (飞贼克斯), 信区: Fortran标题: Fortran 77, C, C++ 和 Fortran 90 的比较(转载)发信站: 南京大学小百合站 (Tue Jun 1 10:59:14 2004)瀚海星云 -- 文章阅读 [讨论区: MathTools]发信人: HuiCai (老灰菜), 信区: SciComp标题: Fortran 77, C, C++ 和 Fortran 90 的比较(转载)发信站: 瀚海星云 (2002年12月19日10:40:38 星期四), 站内信件【以下文字转载自 Fortran 讨论区】【原文由 HuiCai 所发表】Fortran 77, C, C++ 和 Fortran 90 的比较/develop/article/16/16085.shtm三十年来, 从 Fortran 77 开始, Fortran 成为了计算科学的主要语言.在这段时间里, Fortran 的数值能力变得非常稳定而且优于其它计算机语言; 最大的改变来自于不断增长的各种可靠的数值过程库的种类. Fortran 联合(union), 它的使用技巧, 扩充的数值库为计算科学赋予了良好的基础.可是在过去十几年中, 动态数据结构(特别是动态数组)的重要性不窜上升, UNIX 工作站, 复杂的交互式可视化工具, 以及更近的并行体系结构--Fortran 77 都没有实现--刺激了其它语言作为计算语言的使用, 最明显的一个例子是C. 最近C++ 也已经引起人们的兴趣, Fortran 通过发展到 Fortran 90来弥补它在现代科学计算方面的不足. 这部分的一个通常的工作是比较四种语言对科学计算的适应性的, 这四种语言是两个C 的代表(C, C++) 和两个Fortran的代表(Fortran 77, Fortran 90). 下面的表格总结了这种比较, 后面的内容试图合理地解释这种等级排序, 从最好(1)到最差(4)..功能 ------------ F77 - C - C++ - F90数值健壮性 ---- 2 ---- 4 --- 3 ----- 1数据并行性 ---- 3 ---- 3 --- 3 ----- 1数据抽象 ------- 4 ---- 3 --- 2 ----- 1面向对象编程 - 4 ---- 3 --- 1 ----- 2函数型编程 ---- 4 ---- 3 --- 2 ----- 1平均等级 ------ 3.4 - 3.2 - 2.2 -- 1.21 数值健壮性Numeric Polymorphism(数值多态性)中是一个给定一个通用名称的几种版本的图形平滑过程的例子. 这里描述的通用能力是作为Fortran 90提供的一种额外的数值健壮性超过Fortran 77和C的特性. Fortran 77, Fortran 90 , 和 C 版本的SMOOTH子过程也在下面给出, 用于比较. (注意, Fortran 90版使用了第4部分描述的并行性)数值多态性, 加上实际类型的参数, 小数精度选择, 和数字环境变量检查等, 证明了Fortran 90排在这四种语言中的第一位. Fortran 77 列在第二为的原因在于它支持复杂变量, 这在很多计算科学应用中是很重要的. C ++ 把 C 挤出了第三位是由于它在通常领域多态性上的能力.2 数据并行化部分在这四种语言中, 只有Fortran 90具有对科学计算有价值的数据并行能力; 其它三种语言在这方面的特性基本上是一样的, 即全都没有. 这解释了四种语言在这个方面的排名.这里是完成高斯消去的一套Fortran 77 和 C 过程:****************************************************************** 编程决定正确的子过程处理过程: pivot.f , triang.f , 和 back.f. ** 子过程决定一系列同步方程的解*******************************************************************234567PROGRAM testgINTEGER IMAX, JMAXPARAMETER (IMAX = 3, JMAX = 4)REAL matrix(IMAX, JMAX)REAL matrix(IMAX)INTEGER i, j, nDATA ( ( matrix(i,j), j = 1, JMAX), i = 1, IMAX)+ /-1.0, 1.0, 2.0, 2.0, 3.0, -1.0, 1.0, 6.0,+ -1.0, 3.0, 4.0, 4.0/n = IMAXwrite(*,*) \"The original matrix,\",n,\"by\",n=1,\":\"call wrtmat(matrix, n, n +1)call pivot(matrix, n)write(*,*) \"The matrix after pivoting:\"call wrtmat(matrix, n, n +1)call triang(matrix, n)write(*,*) \"The matrix after lower triangulation:\"call wrtmat(matrix, n, n + 1)call back(solvec, matrix, n)write(*,*) \"The solution vector after back substitution:\"write(*,*) \"********************************************\"write(*,*) (solvec(i), i = 1, n)write(*,*) \"********************************************\"end******************************************************************** *子过程决定第一列系数矩阵的最大值, 把最大值所在的行和第一行交换, **处理器然后重复对其他的行和列做这种处理, 对于每一次叠代, 列的位置**和行的位置增加一(即, 第1行-第1列, 然后第2行-第2列, 然后第3行-第 **3列, 等 ********************************************************************* *234567SUBROUTINE pivot(matrix, n)INTEGER i, j, k, nREAL matrix(n, n + 1), maxval, tempvaldo 10, j = 1, nmaxval = matrix(j,j)do 20, i = j + 1, nif (maxval .lt. matrix(i,j)) thenmaxval = matrix(i,j)do 30, k = 1, n + 1tempval = matrix(i,k)matrix(i,k) = matrix(j, k)matrix(j,k) = tempval30continue20 continue10 continueend****************************************完成一个输入矩阵的低级分解的子过程 *****************************************234567SUBROUTINE triang(matrix, n)INTEGER i, j, k, nREAL matrix(n, n + 1), pivot, pcelemdo 10, j = 1, npivot = matrix(j,j)do 20, k = j + 1, n + 1matrix(j,k) = matrix(j,k) / pivot20 continuedo 30, i = j + 1, npcelem = matrix(i,j)do 40, k = j + 1, n + 1matrix(i,k) = matrix(i,k) - pcelem * matrix(j,k)40 continue30continueend********************************************************** * 子过程从一个已经经历了低级分解的参数矩阵计算一个解向量 *********************************************************** *234567SUBROUTINE back(solvec, matrix, n)REAL solvec(n), matrix(n, n + 1), sumsolvec(n) = matrix(n, n + 1)do 10, i = n -1, 1, -1sum = 0.0do 20, j = i + 1, nsum = sum + matrix(i, j) * solvec(j)20 continuesolvec(i) = matrix(i, n + 1) - sum10 continueend*********************************************************** * 测试子过程bisec.f的程序, bisec.f 决定一个方程(f.f中)的解** 可是这个函数确实假设函数-f由两个值支撑. 即在用户给定的终** 点之间的解不超过一个************************************************************ *234567PROGRAM testbsREAL xleft, xrightREAL fEXTERNAL fwrite(*,*) \"Please enter an initial left and right value:\"read(*,*) xleft, xrightcall bisec(f, xleft, xright)end这里是同一个算法的C 过程:/********************************************************* 决定三个函数(pivot.c, triang.c, back.c)正确处理的程序 ** 这些函数决定了一系列同步方程的解*********************************************************/#include <stdio.h>#define IMAX 3#define JMAX 4float matrix[IMAX][JMAX] = {{-1.0, 1.0, 2.0, 2.0 },{3.0, -1.0, 1.0, 6.0 },{-1.0, 3.0, 4.0, 4.0 }};float solvec[IMAX] = { 0.0, 0.0, 0.0 };main(){void wrt_output(void);void pivot(void);void triang(void);void back(void);void wrt_vector(void);(void)printf("The original matrix %d by %d :\n", IMAX, JMAX);(void)wrt_output();(void)pivot();(void)printf("The matrix after pivoting:\n");(void)wrt_output();(void)triang();(void)printf("The matrix after lower decomposition:\n");(void)wrt_output();(void)back();(void)printf("The solution vector after back substitution:\n");(void)wrt_vector();}/*********************************************************** * 决定参数矩阵中第一列的最大元素并移动第一列含有最大值的行 ** 到第一行. 然后重复对其他的行和列做这种处理, 对于每一次叠 ** 代, 列的位置和行的位置增加一(即, 第1行-第1列, 然后第2行- ** 第2列, 然后第3行-第3列, 等*************************************************************/ void pivot(){int i, j, k;float maxval, tempval;for(j = 1; j < IMAX; j++) {maxval = matrix[j][j];for ( i = (j + 1); i < IMAX; i++) {if ( maxval < matrix[i][j] ) {maxval = matrix[i][j];for( k = 0; k <= IMAX; k++) {tempval = matrix[i][k];matrix[i][k] = matrix[j][k];matrix[j][k] = tempval;}}}}}/************************************ 完成一个输入矩阵的低级分解的函数 *************************************/void triang(void){int i, j, k;float pivot, pcelem;for ( j = 0; j < IMAX; j++) {pivot = matrix[j][j];for ( k = ( j + 1 ); k <= IMAX; K++) {matrix[j][k] = matrix[j][k] / pivot;}for ( i = ( j + 1 ); i < IMAX; i++) {pcelem = matrix[i][j];for ( k = ( j + 1 ); k <= IMAX; k++) {matrix[i][k] = matrix[i][k] - ( pcelem * matrix[j][k] );}}}}/********************************************************* * 子过程从一个已经经历了低级分解的参数矩阵计算一个解向量 **********************************************************/ void back(void){int i, j;float sum;solvec[IMAX - 1] = matrix[IMAX - 1][JMAX -1];for ( i = (IMAX -1); i > -1; i--) {sum = 0.0;for ( j = (i + 1); j < IMAX; j++) {sum = sum + matrix[i][j] * solvec[j];}solvec[i] = matrix[i][IMAX] - sum;}}void wrt_output(void){int i, j;(void)printf("**************************************\n");for ( i = 0; i < IMAX; i++) {for ( j = 0; j < (JMAX - 1); j++) {(void)printf("%f", matrix[i][j]);}(void)printf("%f\n", matrix[i][JMAX - 1]);}(void)printf("****************************************\n"); }void wrt_vector(void);{(void)printf("*************************************\n");(void)printf("%f", solvec[0]);(void)printf(" %f", solvec[1]);(void)printg(" %f\n", solvec[2]);(void)printf("****************************************\n");}/************************************************************ 测试函数bisec.f的程序, bisec.f 决定一个方程(f中)的解** 可是这个函数确实假设函数-f由两个值支撑. 即在用户给定的终 ** 点之间的解不超过一个 *************************************************************/#include <stdio.h>#include <math.h>main(){void bisec(float init_left_val, float init_right_val);float f(float value):float xleft, xright;char line[100];(void)printf("Please enter an initial left and right value:");(void)fgets(line, sizeof(line), stdin);(void)sscanf(line, "%f %f", &xleft, &xright );(void)bisec(xleft, xright);return(0);}3 数据抽象Fortran 90有一个非常使用的，使用简单的数据抽象能力。