Процедуры-подпрограммы

Процедура-подпрограмма отличается от процедуры-функции тем, что она не имеет возвращаемого значения. Результаты ее работы передаются вызываемой программе через формальные параметры, либо через глобальные переменные.

Структура подпрограммы имеет вид:

subroutine Имя подпрограммы (список формальных параметров)

[Операторы описания]

[Исполняемые операторы]

[contains

внутренние процедуры]

end [subroutine[имя подпрограммы]]

В списке формальных параметров подпрограммы перечислены входные и выходные параметры. Используя входные параметры, процедура вычисляет значения выходных параметров и возвращает управление в вызывающую программную единицу.

Оператор subroutineназывается заголовком подпрограммы. Тип подпрограммы не существует, так как у нее нет возвращаемого значения. В заголовке указывается уникальное имя подпрограммы, составленное по правилам Фортрана, и список формальных параметров в круглых скобках.

Так же, как и в функции, среди операторов описания должны присутствовать описания формальных параметров подпрограммы и внутренних (локальных) переменных и массивов.

Если в операторе end указано имя подпрограммы, оно должно совпадать с именем в заголовке подпрограммы.

Обращение к подпрограмме осуществляется оператором call, имеющим вид:

call имя подпрограммы [(список фактических параметров)]

Пример подпрограммы

Написать подпрограмму, меняющую местами первую и последнюю строки вещественной матрицы.

subroutine Transform(Matrix, cRows, cCols) ! заголовок

! операторы описания:

implicit none! оператор должен быть в каждой программной единице

! формальные параметры

integer,intent(in)::cRows, cCols! протяженности по измерениям

! матрица

real, dimension(1:cRows, 1:cCols),intent(in)::Matrix

! локальный временный массив для одной строки:

real, dimension(1:cCols):: Temp

! исполняемые операторы:

cRows = size(Matrix,1) ! количество строк матрицы

Temp = Matrix(1, :) ! первая строка матрицы

Matrix(1, :) = Matrix(cRows, :) ! последняя строка на место первой

Matrix(cRows, :) = Temp ! первая строка на место последней

end subroutine Transform

В главной программе:

integer, parameter:: cR = 6, cCol = 8

real, dimension(1:cR, 1:cCol) :: Array

. . .

call Transform(Array, cR, cCol)

В подпрограмме используется временный локальный массив Temp, длина которого равна длине строки матрицы (cCols). Память для этого массива выделяется динамически при выполнении подпрограммы, операторы allocatable и allocate не требуются.

Параметры процедур

Рассмотрим подробнее способ передачи данных между вызывающей программной единицей и процедурой через параметры. В этом случае в заголовке процедуры указывается список формальных параметров. Формальными параметрами могут быть переменные и массивы, а также имена функций.

В операторах вызова процедуры указывается список фактических параметров. В отличие от формальных параметров, фактическими параметрами могут быть:

- переменные;

- массивы;

- имена функций;

- элементы массивов;

- секции массивов;

- константы – только входные параметры;

- выражения – только входные параметры.

Каждый параметр процедуры имеет следующие основные характеристики:

- тип;

- ранг – размерность или количество измерений; ранг переменной равен 0;

- назначение параметра – входной, выходной или универсальный (изменяемый).

Назначение формального параметра определяет атрибут intent.

Пример.

subroutine Transform(N, Pin, Result) ! заголовок

! операторы описания:

implicit none! оператор должен быть в каждой программной единице

integer, intent(in):: N ! входной параметр

real, intent(out) :: Pin ! выходной параметр

! Result – изменяемый параметр – одномерный массив:

real, dimension(:), intent(inout) :: Result

Атрибут intent(in) в описании параметра определяет параметр как входной: такой параметр не должен изменяться во время работы подпрограммы.

Атрибут intent(out) определяет параметр как выходной, то есть параметр должен быть переопределен в процедуре, поэтому при входе в подпрограмму он переходит в состояние неопределенности. Соответствующий фактический параметр не может быть константой или выражением.

Универсальные параметры описываются с атрибутом intent(inout). Предполагается, что значение универсального параметра может быть переопределено, поэтому соответствующий фактический параметр не может быть константой или выражением.

Для корректной связи вызывающей и вызываемой программных единиц фактические параметры должны согласовываться с формальными параметрами по количеству, и попарно в порядке следования – по типу, рангу, назначению.

Совпадение имен формального и фактического параметров не требуется.

Пример соответствия фактических и формальных параметров:

В функции вычислить среднее арифметическое значение N последних элементов одномерного вещественного массива. В главной программе применить функцию к строкам матрицы из 10 строк и 7 столбцов, считая количество элементов для усреднения N = 5. Результаты записать в одномерный массив.

real function Average(Array, Len, N)

! заголовок функции; возвращаемое значение вещественного типа

! операторы описания:

implicit none! оператор должен быть в каждой программной единице

! формальные параметры

integer, intent(in) :: Len ! длина одномерного массива

integer, intent(in) :: N ! кол-во последних элементов

integer :: i ! локальная переменная

real :: summa ! локальная переменная

real, dimension(1:Len), intent(in) :: Array ! массив

! исполняемые операторы:

summa = 0

do i = Len-N+1, Len

summa = summa + Array(i)

Enddo

Average = summa/N ! возвращаемое значение

end function Average

В главной программе:

program Main

! операторы описания:

Implicit none

real, dimension(1:10, 1:7) :: Array ! исходная матрица

real, dimension(1:10) :: Result ! результирующий массив

! локальные переменные

integer :: N=5 ! количество элементов для усреднения

integer :: i

real Average

! исполняемые операторы:

do i = 1, 10 ! цикл по строкам матрицы

Result(i) = Average(Array(i, :), 7, N)

Enddo

end program Main

Здесь в качестве фактического параметра функции – одномерного массива – используется секция двумерного массива (строка с номером i)