Fortran90和VisualFortran教程.docx
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Fortran90和VisualFortran教程
Fortran90和VisualFortran教程
Fortran90和VisualFortran的开发环境
若想让计算机按人们的意愿解决问题、处理问题,即实现人所提出的算法,需要进行相应的程序设计,这就需要学习程序设计语言。
世界上最早出现并得到广泛应用的高级语言是Fortran语言。
Fortran是FORmulaTRANslation的缩写,原意为“公式翻译”,最初是为数值计算而设计的。
第一个Fortran语言文本是1954年提出的,1956年开始真正使用。
随后经不断发展,形成了多种版本。
1958年出现了FortranII。
1962年出现FortranIV。
1966年,美国国家标椎化协会(ANSI)以FortranIV为基础制定了美国标准文本,简称Fortran66。
1972年,国际标准化组织(ISO)将Fortran66作为ISO当时的Fortran标准文本。
1976年,ANSI对FortranIV进行修订,并于1978年推出了新的标准Fortran77。
1991年,Fortran90问世。
随着面向对象程序设计技术的发展和成熟,可视化编程越来越成为目前发展的主流和趋势,在这个可视化的编程潮流中,许多的程序设计语言都得到了蓬勃的发展,像C语言发展到了VisualC++,Basic语言发展到了VisualBasic。
而作为最早、最广泛的使用的,在科学和工程计算领域作出巨大贡献的高级语言,Fortran语言也从Fortran77发展到了Fortran90,借助于新的编译平台,Fortran90可以像VC、VB一样,完全实现可视化的编程,还可以实现与其它语言的混合编程。
另外,在Fortran90中增加了许多新的特征和功能,提高了Fortran语言的灵活性和使用性,克服了Fortran77的不足。
例如,新增加了递归调用和控制语句,使程序设计更加方便;可以设计动态数组、重载函数,提供了指针类型和派生类型,提高了资源的可利用率,也方便了用户。
微软公司专门为Fortran90开发了新的编译开发平台,MicrosoftFortranPowerstation,在此平台上,Fortran90可以方便地调试和开发。
本书所要介绍的集成开发环境(IDE),DigitalVisualFortran6.0就是在它的基础上发展、改进而来的。
它的界面与MicrosoftVisualC++的集成开发环境基本一致。
下面,我们就简要的介绍一下Fortran90的新特性,以及DigitalVisualFortran6.0开发环境(IDE)的使用方法。
1.1Fortran90的新特性
如果你以前学习或使用过Fortran77,就会发现它有很多的不便和不足之处:
没有任何动态存储工具。
没有用户自己定义的数据类型和数据结构。
容易产生一些编译器所检测不到的错误,特别是在调用过程时。
调查表明,在大约400
万行的Fortran程序中,有大约20,的过程接口是有缺陷的。
由于依赖于开发平台的某些特性,程序并不是完全可移植的。
控制结构匮乏,以至于不得不使用goto语句和语句标号,使程序的结构混乱。
源程序必须按固定格式(列格式)书写,变量名要小于6个字符,语句要使用大写字母
1
等规定,使程序的编写十分不便。
编写程序时,使用的扩展的Fortran77标准,也使程序的可移植性降低。
再来看看Fortran90带给我们的新变化:
的结构特性更好,时代性更强,新增了许多具有现代特性的语句与项目,程序的易,它
读性与可维护性更好。
自由格式的源代码书写方式,使程序的书写十分方便、灵活。
信息管理功能得到了提高,它引进了字符种别的概念,使Fortran能给各国文字(包括汉
字)、各种学术符号(如化学符号、数学符号等)赋以不同的种别参数,从而可以对之进行
运算。
引进了数组直接运算、数组直接赋值、数组与标量的运算等概念,大大地简化了程序的
编写。
数组可以作为一个整体,出现在表达式、赋值语句和函数中。
按数据结构需要,设置派生类型、指针以及模块等,可以很方便地操作各种数据结构。
允许动态存储分配,借助于指针,可以构造复杂的动态数据结构。
引入了新的程序单位,模块,可以封装数据和与之相关的一系列过程。
新增加了selectcase,cycle,exit等新的控制结构语句,使程序设计中极少出现跳转语句
和标号语句。
允许递归函数的使用;过程调用时可以使用可选项参数调用、关键词调用、类属过程调
用等,使得过程间的调用更加灵活。
增加了运算符超载、赋值号超载功能,扩展了Fortran语言的操作功能。
语法结构更为严谨规范,从高层语法到底层语法,都有统一的结构,使编程和调用都很
规范(也提高了程序的可读性。
Fortran90的这些新特性,使程序的编写更简单,程序更容易维护;由于编译器能发现更多的错误,所以程序更稳定、安全;程序的可移植性增强,这是由于依赖于机器的特性很少存在。
在Fortran90中,Fortran77是它的子集,所以你可以在编程中逐步的学习和熟悉Fortran90的新特性,完成从Fortran77到Fortran90的过渡。
1.2DigitalVisualFortran6.0系统的安装
通过安装光盘中的安装程序(setup.exe)来安装DigitalVisualFortran6.0:
启动Windows系统。
将DigitalVisualFortran6.0的安装盘放置到光盘驱动器中。
从桌面上“我的电脑”中找到光驱,双击其中的setup.exe文件
以后的安装按照安装向导的提示操作。
1.3集成开发环境的初步接触
DigitalVisualFortran为用户提供了一个功能强大的编程平台。
下面让我们通过编写一个最简单的程序,逐步介绍一些常见的基本操作,了解进入和退出其集成开发环境的步骤,由此来看看DigitalVisualFortran集成开发环境(IDE)DeveloperStudio是怎么工作的。
下面把这个过程分成几步,你不妨按步就班地按下列步骤尝试一遍。
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1.3.1启动DeveloperStudio
在windows平台中,先单击屏幕左下角的“开始”按钮,打开“开始”菜单,用鼠标指向“程序”,再指向“VisualFortran6.0”,最后单击“DeveloperStudio”,从而启动
DeveloperStudio,进入DigitalVisualFortran的集成开发环境中。
1.3.2新建文件并编辑
打开File菜单,选取New命令,这时候就会弹出一个对话框,如图1-7所示。
单击其中的Files标签,在file文本框中输入文件名(如:
test);在location文本框中输入文件所要保存的路径(也可以单击旁边的“„”按钮,从中选择文件保存的文件夹);选取文件类型为“FortranFreeFormatSourceFile”,即Fortran90自由格式源程序,然后单击“ok”按钮,这时右边窗口中就会出现一片空白的正文区等着用户输入。
图1-7New对话框的Files标签
为将文本添加到文件中,用鼠标点击一下右边窗口中文本将存放的位置,然后就可以输入源程序代码。
缺省情况下,编辑器处在“插入状态”,也就是说,新键入的文本将使老文本向后推移。
通过按Ins键,可以切换到“改写状态”。
这时,所输入的文本将覆盖掉已存在的旧文本。
同时,状态栏显示OVR字样,提醒用户正处在改写状态。
如果再按一次Ins键,将回到插入状态。
通过使用鼠标,或者使用光标键,可以在文件中上下移动,进行插入或修改。
与Word中的操作一样,文本块选择可用鼠标键单击文本的一端,一直保持鼠标键为按下状态,直到鼠标移到文本的另一端为止才释放鼠标键;选择块时同时按下Alt键,可以选中列文本块。
文本块可以被复制、剪切。
我们在右边编辑窗口中输入下列源程序代码:
programtest!
thefirstsample
3
图1-9编译连接时建立缺省的项目工
print*,'Thefirstthingfirst'作区
endprogramtest
你一定注意到了出现的代码使用了色彩调配。
DeveloperStudio用“语法着色”对代码的单元给予高亮显示。
缺省情况下,代码为黑色,注释为绿色,关键字是蓝色。
语法着色可以帮助用户发现一些关键字的拼写错误。
如integer写成integre,其颜色就不会呈蓝色,提醒用户关键字写错,因而它能在进入编译之前,防止许多编译错误的发生。
1.3.3保存新文件
为了把刚刚输入的文件保存下来,应打开File菜单,选save命令,也可以使用F2快捷键,把输入的源程序按你指定的文件名,保存到指定的位置。
1.3.4编译和连接文件
打开Build菜单,然后选用Build×××.exe菜单项(快捷键F7),这时候DeveloperStudio将弹出一个消息框,告诉用户:
编译连接命令需要有一个激活的工作区,并询问用户是否想要创建一个缺省的项目工作区。
这时选择“是”按钮,接下来集成开发环境DeveloperStudio就会为×××.f90创建一个缺省的项目工作区,并开始进行编译和连接,最后,当输出窗口中出现:
×××.exe-0error(s),0warning(s)字样时,表示×××.exe可执行文件已经生成。
1.3.5运行程序和退出Developerstudio
在Build菜单中选取Execute×××.exe命令(快捷键Ctrl+F5),就可以运行刚刚生成的××××(exe,其运行结果如图1-10所示。
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图1-10程序的运行结果窗口
在结果窗口中,有一句话“pressanykeytocontinue”,表示程序运行完后,任意按
个键就将返回Developerstudio集成开发环境中。
在File菜单户选用Exit命令,就会退出DeveloperStudio的集成开发环境。
1.4DeveloperStudio的集成开发环境
DeveloperStudio提供了良好的可视化编程环境,使得在应用程序中可进行的各种操作,包括建立、打开、浏览、编辑、保存、编译、连接和调试等,点按鼠标、按钮即可进行,非常方便。
1.4.1DeveloperStudio主窗口
当正确安装DigitalVisualFortran6.0到Windows系统之后,单击“开始”按钮,指向“程序”,“VisualFortran6.0”,最后单击“DeveloperStudio”,即可启动DeveloperStudio,进入集成开发环境。
集成开发环境的主窗口包括标题栏、菜单栏、工具栏、工作区窗口、源代码编辑窗口、输出窗口和状态条。
从图1-11可以看出,构成DeveloperStudio集成开发环境的主窗口由3个子窗口组成,它们分别是:
编辑窗口和工作区窗口及输出窗口。
下面分别介绍DVF集成开发环境的各界面元素。
1.4.2DeveloperStudio工具栏
为了使用工具栏,必须使工具栏出现在的主窗口中,缺省时已经使得standard和BuildMinibar两个工具栏显示在主窗口中。
要使用其他工具拦,只需移动鼠标指向工具栏、菜单栏或编辑区的位置,然后单击右键,屏幕上弹出一快捷菜单,单击要使用的工具栏前面的复选框,使其前面出现?
,则相应的工具栏就会出现在DeveloperStudio主窗口中。
下面逐一介绍常用工具栏所含的各工具按钮的作用与用法。
1(Standard工具栏
图1-12Standard工具栏
5
Standard工具栏含有15个工具按钮,主要用于建立项目工作区及项目,如图1-12所示。
当鼠标移到某一按钮上时,会显示出该按钮的作用和对应的快捷键。
各按钮的具体功能如下:
NewTextFile:
创建新的文本文件。
Open:
打开已有的文档。
Save:
保存文档。
Saveall:
保存所有打开的文件。
Cut:
剪切选定的内容到剪贴板中。
Copy:
复制选定的内容到剪贴板中。
Paste:
在当前插入点处插入剪贴板中的内容。
Undo:
取消最后的操作。
Redo:
重复先前的操作。
Workspace:
显示或隐藏工作区窗口。
Output:
显示或者隐藏输出窗口。
Windowslist:
管理当前打开的窗口。
FindinFiles:
在多个文件中搜索字符串。
Find:
激活查找工具。
Search:
搜索联机文档。
2(Buildminibar工具栏
该工具栏包含有6个工具按钮
Compile:
编译文件。
要编译的文件必须是构成项目的一部分。
Build:
创建可执行文件。
StopBuild:
停止创建可执行文件。
ExecuteProgram:
执行程序。
Go:
启动或继续程序的执行。
Insert,RemoveBreakpoint:
插入或删除断点。
1.4.3DeveloperStudio菜单栏
DeveloperStudio菜单栏包括的菜单有File,Edit,View,Insert,Project,Build,Tools,
window和Help等9个主菜单。
下面简要介绍一下常用菜单的功能。
图1-14DeveloperStudio菜单栏1(File菜单
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图1-15file菜单栏
file菜单的各个命令主要完成文件的建立、保存、打开、关闭以及打印等工作。
常用的命令有如下几个:
(1)New命令
选择该命令将打开一个对话框(如图1-16所示),通过该对话框用户可以创建新的文件、项目、工作区或者其他文档。
该窗口有四个标签页:
Files,Projects,Workspaces和OtherDocuments。
缺省时打开Files标签,在其中单击要创建的文件类型,然后在File文本框中输入要创建的文件的名字。
可以创建的文件类型包含有Fortran自由格式源文件(FortranFreeFormatSourceFile)和Fortran固定格式源文件(FortranFixedFormatSourceFile)等。
选择Project标签,将打开如图1-16所示的Project选项卡。
单击要创建的项目类型,然后在Projectname文本框中键入项目的名字。
其中包含Fortran控制台应用程序(FortranConsoleApplication)。
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图1-16New对话框的Projects标签
在New对话框的Workspaces和OtherDocuments选项卡中,可以创建各种类型的工作区文件和文档。
(2)Open命令
用于打开一个已经存在的文件。
选择该项弹出一个Open对话框窗口。
该对话框可以从已存在的目录和驱动器中选择相应的文件,并且对话框还带一个通配符文件名文本框,和文件类型的选择框,用于在选择一个文件打开之前选取要查看的文件集合。
另外,该对话框中还有一个选择只读方式的复选框,以防阅读一个文件时,文件被意外破坏。
(3)Close命令
用于关闭当前的窗口。
如果该窗口的内容没有被保存或已经更新过(则在选择该项后,会弹出—个消息对话框,询问用户是否保存窗口中的内容。
如果有多个文件打开,这个命令将关闭活动的或被选的窗口。
(4)OpenWorkspace命令
用于打开一个项目工作区。
任何一个应用程序都是一个项目,当你要继续进行上一次的应用程序设计或要对某一个项目进行操作时,可以用这一项来打开这个项目文件。
选择OpenWorkspace命令将弹出OpenWorkspace对话框。
(5)SaveWorkspace命令
用于保存工作区中的内容。
(6)CloseWorkspace命令
用于关闭项目工作区。
当项目文件的内容没有被保存或已经更新过时,选择该项会弹出一个消息对话框,询问是否保存所有的内容。
(7)Save命令
用于保存活动的窗口或当前选定窗口中的文件内容。
若所保存的文件是首次保存,则系统会提示saveas对话框;如果当前文件是只读方式打开的,则save选项是灰色,表示此项不能使用,即不能修改该文件。
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(8)Saveas命令
该命令也用于保存文件,只是把已打开的文件用一个新的文件名加以保存而已。
如果在保存文件时想要备份,则使用Saveas选项,将该文件用另一个名字保存起来。
(9)Saveall命令
Save命令用于保存当前活动窗口或选定窗口中的文件,而saveall命令用来保存所有窗口内的文件内容。
若某个或某些文件内容未保存过,则系统会自动提示用户输入有效的文件名。
(10)Pagesetup命令
该命令用来设置和格式化打印结果。
选择该命令后打开Pagesetup对话框,如图1-18所示。
利用该对话框可以为要打印的文档页设置标题、脚注,以及上、下、左、右4个边距。
图1-18Pagesetup对话框
(11)Print命令
用于打印全部或所选的当前被编辑的窗口的内容。
选择这一项将弹出一个对话框,从中可以选择打印机类型、要打印的文本部分和设置打印机等。
图1-19Print对话框
(12)Recentfiles命令
列出最近的四个被编辑过的文件。
通过这些列表文件,可以方便地找到最近编辑过的文件,而不必通过驱动器和文件夹去查找,所以可以节省很多时间。
当第一次使用时,这一部分是空白的,因为没有被打开的文件可以作为历史记录。
(13)Recentworkspaces命令
和“Recentfiles”命令功能相似,显示最近打开的四个项目工作区。
9
(14)Exit命令
使用Exit命令可退出DigitalVisualFortran开发环境。
如果所作的修改未被保存,系统在退出之前会询问是否保存所作的更改。
图1-20Edit菜单
2(Edit菜单
(1)Undo命令
这项选择允许你取消最近所作的编辑任务。
(2)Redo命令
用于恢复undo所做的工作,通常使用这项来再次执行一个原来认为是错误的有效编辑命令。
如果过多地使用了undo命令,Redo命令只能恢复其中的一部分。
(3)Cut命令
用于剪切被选择的文本,并且把这部分文本拷贝到剪贴板上,覆盖掉剪贴板上原有的内容。
(4)Copy命令
用于将被选择的文本拷贝到剪贴板上,覆盖掉剪贴板上原有的内容。
(5)Paste命令
用于将剪贴板上的内容插入到光标所在的位置。
一般使用Cut和Paste把文本从一个地方移到另一个地方;使用Copy和Paste把文本复制到另一个地方。
(6)Delete命令
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用于删除被选择的文本或光标后面的字符。
(7)Find命令
用于在当前被编辑的窗口中寻找指定的文本。
(8)Findinfile命令
允许在所选的一系列文件中搜索指定的字符串。
当搜索完成时,在输出窗口中将显示包含搜索串的任何已预选文件的名称。
(9)Replace命令
用于替换在当前编辑窗口中的文本。
(10)Goto命令
用于在一个活动编辑窗口内快速将光标移动到指令位置。
选择这一命令将调用一个对话框,允许输入希望跳转到的位置。
例如选择Line和行号,可以直接跳转到所指定的代码行。
图1-21Goto对话框
3(View菜单
图1-22View菜单
(1)FullScreen命令
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使DigitalVisualFortran应用程序的编辑区扩大到全屏幕。
如要恢复原来的屏幕状态,可按Esc键返回。
(2)Workspace命令
用于显示项目工作区窗口。
(3)Output命令
用于显示一个数据输出窗口。
如果要关闭该窗口,可以在该窗口上单击鼠标右键,然后在弹出的列表框中选择Hide项。
(4)Properties命令
用于显示所选对象的属性对话框。
对于任何一个对象,都可以选择此项来查看该对象的大小、建立时间等属性。
图1-23Build菜单
4(Build菜单
(1)Compilexxx命令
用于编译当前的源代码文件,其中xxx表示文件名。
(2)Buildxxx命令
用于创建当前的可执行文件,其中xxx表示该文件的名字。
(3)Rebuildall命令
用于重新编译所有的文件。
一般编译过一次后,就只对修改过的文件进行编译,所以通常不选择该项。
使用这一项将对项目中所有的文件进行编译,因此编译的时间比较长。
(4)Executexxx命令
用于执行—个.exe可执行文件,其中xxx表示该文件的名字。
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1.5修改、调试磁盘上已存在的Fortran90源程序文件
在了解了DeveloperStudio的各界面元素后,我们再找出刚才存到磁盘上的test.f90文件进行修改,进一步来熟悉一下DeveloperStudio中调试程序的方法和步骤。
启动DeveloperStudio。
在File菜单栏选择Open命令,也可以使用Standard工具栏上的“打开”按钮。
在出现的对话框的“查找范围”中选择源程序所在的文件夹,“文件类型”中选择
Workspace,选取test.dsw文件(即其项目工作区文件),单击“打开”按钮。
在编辑窗口中修改源程序如下:
programtest
!
thefirstsample
print*,'Thefirstthingfirst&inlearningfortran90'
endprogramtest
在Build菜单中选取Build×××.exe命令,或Buildminibar工具栏中的
Build按钮,对源程序编译、连接。
在Build菜单中选取Execute×××.exe命令,或Buildminibar工具栏中的
Executeprogram按钮,运行程序,即可看到程序运行结果。
完成程序调试后,在File菜单中执行Closeworkspace命令,来保存相应文件并
退出工作区。
File菜单中的Exit命令用来退出DeveloperStudio工作环境。
1.6项目和项目工作区
1.6.1项目
“项目”包含了用户在开发、编译、连接和调试应用程序时所需的所有文件,是这些相互关联的源文件的集合。
这些源文件被编译、连接后组合在一起形成可执行的应用程序。
“项目”是在“项目工作区”中组织完成的。
项目工作区是—个开发项目的容器。
当用户创建一个新的项目时,项目工作区将会同时产生。
在DigitalVisualFortran中,你的应用程序框架被当作—个包含了所有的所使用文件的项目。
在项目工作区窗口中,
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