Fortran For Fun之纯函数 递归函数 逐元函数

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Fortran中存在几种特殊的函数或子程序，这些函数或子程序需要在定义时特殊说明。主要有以下三种特殊程序

  • pure 程序 (纯程序)
  • recursive 程序 (递归程序)
  • elemental 程序 (逐元程序)

pure 程序

pure程序是不造成任何副作用的程序，即不能对输入参数以及模块中的数据进行修改，局部变量定义时不能初始化，也不能有save属性。很多函数都可以定义为pure 函数。

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program learn_pure
  implicit none
  if(add('foo','bar') == 'foobar') print*, 'pass'
contains
  pure function add(a,b) result(c)
    character(*), intent(in) :: a, b
    character(:), allocatable :: c
    c = a // b
  end function add
end program learn_pure

该程序中定义了add纯函数，作用是将两个字符合起来，相当于 // 符号， 可以利用该函数重载 +，使文字合并操作与 python 一致。

结果

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pass

recursive 程序

递归程序是不断调用自身的程序，它一定是一个纯程序

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program learn_recursive
  implicit none
  integer :: n = 5
  if(fact(n)==120) print*, 'pass'
contains
  recursive function fact(n) result(r)
    integer, intent(in) :: n
    integer :: r
    if(n<=0) then
      r = 1
    else
      r = n*fact(n-1)
    endif
  end function fact
end program learn_recursive

该程序中定义了 fact 递归函数，求一个整数的阶乘。

结果

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pass

elemental 程序

elemental程序的形参是标量，但输入参数可以是标量也可以是数组，如果是数组，则对数组中的每一个元素调用该程序。逐元程序也必须是纯函数。

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program learn_elemental
  implicit none
  character(2) :: s(3) = ['1 ','2 ','3 ']
  if(all(to_int(s) == [1,2,3]).and.all(to_real(s) == [1.,2.,3.])) print*, 'pass'
contains
  !=============================================================================
  elemental function to_int(str)
    character(*),intent(in) :: str
    integer :: to_int
    integer :: ios
    read(str, * ,iostat= ios) to_int
  endfunction to_int
  !=============================================================================
  elemental function to_real(str)
    character(*),intent(in) :: str
    real    :: to_real
    integer :: ios
    read(str, * , iostat= ios) to_real
  endfunction to_real
end program learn_elemental

该程序中定义了将字符转换为整数的逐元函数to_int和将字符转化为实数的逐元函数to_real。

结果

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pass