一級基礎科目（一）輔導---函數(shù)與子程序

　　七、函數(shù)與子程序(過程)

　　(一)內部函數(shù)

　　內部函數(shù)是預先編制的一些常用函數(shù)或算法的過程，由FORTRAN語言提供，可以直接調用。內部函數(shù)調用時的一般形式是：

　　內部函數(shù)名(實元表)

　　實元表中元素的數(shù)據(jù)類型、個數(shù)是預先規(guī)定的。

　　常用內部函數(shù)及其功能可查閱FORTRAN教材或用戶手冊。

　　(二)語句函數(shù)

　　1.語句函數(shù)的定義

　　定義語句函數(shù)的語句稱為語句函數(shù)語句。其一般形式為：

　　函數(shù)名(形參表)=表達式。

　　其中，函數(shù)名的命名規(guī)則與一般變量名相同，所以它也可以用類型說明語句等來說明。形參又稱啞元，是一些變量名，一般應出現(xiàn)在表達式中。

　　語句函數(shù)在程序單位中的位置，應在所有可執(zhí)行語句之前。

　　2.語句函數(shù)的調用

　　調用語句函數(shù)的結果是得到一個函數(shù)值，因此，調用語句函數(shù)時代之以實際變量(又 稱實元)。

　　(三)函數(shù)子程序

　　一個函數(shù)子程序是一個獨立的FORTRAN程序單位。它的第一個語句必須是FUNCTION語句，最后一個語句必須是END語句。即函數(shù)子程序的一般結構為：

　　[類型說明]FUNCTION函數(shù)名(形參表)

　　語句塊

　　[RETURN]

　　END

　　也可以寫為：FUNCTION函數(shù)名(形參表)

　　[類型說明 函數(shù)名]

　　語句塊

　　[RETURN]

　　END

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?08年考試規(guī)范、標準: 2008年一級注冊結構工程師考試成績查詢匯總

　　其中函數(shù)名的命名規(guī)則與變量相同，而函數(shù)名的類型決定了函數(shù)值的類型。在函數(shù)子程序中，形參可以是變量名、數(shù)組名、外部過程名，而形參的命名與類型說明也與變量相同，形參數(shù)組也必須在函數(shù)子程序中予以定義.

　　函數(shù)子程序的函數(shù)值由函數(shù)名帶回到調用該函數(shù)子程序的程序，因此，在函數(shù)子程序中必須對函數(shù)名賦值。在函數(shù)子程序中，函數(shù)名應該像普通變量那樣來使用。

　　在函數(shù)子程序中，所有的名字、語句標號都可以和其他程序單位中的相同而彼此沒有任何關系。

　　在函數(shù)子程序中，END語句的功能有兩個：一是表示該程序單位的結束，二是具有返回語句RETURN的功能。函數(shù)子程序中必須有并且只有一個END語句，而且只能是子程序的最后一個語句。當在子程序的其他位置須要返回時，可以使用RETURN

　　語句。

　　(四)子程序

　　1.子程序的結構

　　一個子程序是一個獨立的FORTRAN程序單位。子程序的第一個語句必須是SUBROUTINE語句，最后一個語句必須是END語句。

　　即子程序的一般結構為：

　　SUBROUTINE子程序名(形參表)

　　語句塊

　　[RETURN]

　　END

　　SUBROUTINE語句中的形參表可以省略。這時子程序名后的括弧不要保留。對子程序的其他有關規(guī)定與函數(shù)子程序相同。

　　2.子程序的調用

　　子程序調用通過CALL語句實現(xiàn)。其形式為：

　　CALL子程序名(實參)

　　其他有關對子程序的調用規(guī)定與函數(shù)子程序相同。

　　八、程序單位間的數(shù)據(jù)傳遞

　　(一)虛實結合

　　虛實結合又稱啞實結合，是各程序單位(主程序和各種過程如函數(shù)子程序)之間傳遞數(shù)據(jù)的一種重要途徑。

　　1.變量的虛實結合

　　當子程序等過程的形參為變量時，則在調用時所對應的實參可以是類型相同的常數(shù)、變量、數(shù)組元素或表達式;子程序調用后，其運行的結果通過這些實參返回到調用者。在FORTRAN 77中，當形參變量所對應的實參是變量或數(shù)組元素時，則它們之間的結合方式是地址結合;而當形參變量所對應的實參是常數(shù)或表達式時，其結合方法對于不同的

　　FORTRAN系統(tǒng)有可能是不同的。

　　2.數(shù)組的虛實結合

　　當子程序中的形參為數(shù)組名時，則在調用時所對應的實參必須是數(shù)組名或數(shù)組元素。如果實參是數(shù)組名，則實參數(shù)組與形參數(shù)組按地址結合，實參數(shù)組與形參數(shù)組都從第一個元素開始按列逐個對應。例如，有主程序與子程序如下：

　　PROGRAMMAIN

　　INTEGERA(0：5)

　　…

　　CALLSB(A)

　　END

　　SUBROUTINESB(B)

　　INTEGERB(-1：2)

　　…

　　END

　　則在主程序中使用CALL語句調用子程序SB時，實參數(shù)組與形參數(shù)組的結合情況如下：

　　實參數(shù)組 形參數(shù)組 ，

　　A(0)――B(-1)

　　A(1)――B(0)

　　A(2)――B(1)

　　A(3)――B(2)

　　A(4)

　　A(5)

　　也即調用SB時，A數(shù)組的頭4個元素與B數(shù)組的元素對應，這些對應元素實際上為同一存儲地址。如果實參是數(shù)組元素，則從該元素開始依次與形參數(shù)組的第一個元素起按列逐個對應，它們也是按地址結合。例如，有主程序與子程序如下：

　　PROGRAMMAIN

　　DIMENTION A(8)

　　… ，

　　CALLSB(A(5))

　　END

　　SUBROUTINE SB(B)

　　DIMENSION B(3)

　　… ,

　　END

　　則在調用語句執(zhí)行時，實參數(shù)組A與形參數(shù)組B的結合情況如下：

　　實參數(shù)組 形參數(shù)組

　　A(1)

　　A(2)

　　A(3)

　　A(4)

　　A(5)――B(1)

　　A(6)――B(2)

　　A(7)――B(3)

　　A(8)

　　FORTRAN77規(guī)定，不管實參是數(shù)組名還是數(shù)組元素，用作實參的數(shù)組，其維數(shù)、各維下標的上下限及數(shù)組中元素個數(shù)可以和與之結合的形參數(shù)組不同，但要求從與形參數(shù)組的第一個元素結合的實參數(shù)組元素算起，以后的實參數(shù)組元素的個數(shù)不能少于形參數(shù)組元素的個數(shù)。

　　多維數(shù)組或數(shù)組元素虛實結合時，要特別注意FORTRAN中數(shù)組按列存放的規(guī)定，不要摘錯存儲地址的對應關系。例如：

　　PROGRAMMAIN

　　DIMENSIONA(3，2)

　　…

　　CALL SB(A)

　　END

　　SUBROUTINE SB(B)

　　DIMENSION B(2,3)

　　… ,

　　END

　　這種情況下，數(shù)組元素地址的對應關系是：

　　實參數(shù)組 形參數(shù)組

　　A(1，1)――B(1，1)

　　A(2，1)――B(2，1)

　　A(3，1)――B(1，2)

　　A(1，2)――B(2，2)

　　A(2，2)――B(1，3)

　　A(3，2)――B(2，3)

　　3.可調數(shù)組

　　在主程序中定義數(shù)組元素時，?定義說明符中各維下標的上下限必須為整常數(shù)，不能是變量或算術表達式。但在子程序中定義數(shù)組時，允許用變量來定義各維下標的上下限。子程序中用變量來定義各維下標上下限的數(shù)組稱為可調數(shù)組。但使用可調數(shù)組必須遵循以下幾個原則。

　　(1)可調數(shù)組名必須是形參數(shù)組名。

　　(2)說明可調數(shù)組各維下標上下限的表達式中只能出現(xiàn)整型變量，且這種變量必須是 形參或出現(xiàn)在COMMON語句中。但在某些FORTRAN 77子集中，定義可調數(shù)組各維下標上下限時只能是整型變量，而不能是任何算術表達式。

　　(3)可調數(shù)組的大小不得超過對應實參數(shù)組的大小。

　　4.字符型變量的虛實結合

　　(1)當子程序中的形參為字符型變量時，對應的實參必須是字符型變量、字符常數(shù)、

　　字符型數(shù)組元素或字符表達式。字符型實參必須用CHARACTER語句加以說明。

　　(2)如果字符型形參的長度小于對應的實參長度，則從實參中最左邊的字符開始與形

　　參結合，而實參中右邊多余的字符被截去。例如：

　　CHARACTERA* 5

　　A=’ABCDE’

　　CALL SB(A)

　　END

　　SUBROUTINESB(X)

　　CHARACTER X*3

　　WRITE(*，*)X

　　END

　　程序執(zhí)行后的輸出結果為：ABC。

　　(3)在FORTRAN77中，對字符型形參的長度還可以用“*”號來說明，此時，形參字符變量自動與對應的實參取相同的長度。例如在上面的子程序SB中，如果將CHARACTER X*3改變?yōu)镃HARACTER X*(*)，則執(zhí)行后，輸出的結果為：ABCDE。

　　(4)當子程序中形參為字符型數(shù)組時，如果形參字符型數(shù)組元素的長度與對應實參字符型數(shù)組元素長度一致，則其虛實結合的情況與一般的數(shù)組虛實結合的情況相同。如果形參與實參的字符型數(shù)組元素長度不同，則按字符依次對應。例如，有主程序與子程序如下：

　　CHARACTFER A(5)* 3

　　DATA A/’ABC’，’DEF’,’GHI’，’JKL’，’MNO’/

　　CALL SB(A)

　　END

　　SUBROUTINE SB(D)

　　CHARACTERD(4)*2

　　…

　　END

　　則形參數(shù)組D中元素的值為：

　　D(1)：’AB’

　　D(2)：’CD’

　　D(3)：’EF’

　　D(4)：’GH’

　　(5)過程名的虛實結合

　　FORTRAN允許子程序中的形參為過程名，此時，調用程序中的實參必須是過程名。

　　如果實參是外部過程名(如函數(shù)子程序名、子程序名)，則該外部過程名在調用程序中必須用EXTERNAL語句說明。

　　如果實參是內部過程名(如內部函數(shù)名)，則該內部過程名在調用中必須用INTRINSIC語句說明。

　　(二)公用區(qū)語句

　　1.公用區(qū)語句的一般形式 -

　　COMMON[/公共區(qū)名1/]變量表1，[/公共區(qū)名2/變量表2]…

　　沒有公用區(qū)名的就稱為無名公用區(qū)，其他都是有名公用區(qū);一個完整的程序只能設置一個無名公用區(qū)，但可以有多個有名公用區(qū);變量表中，可以是變量名、數(shù)組名、數(shù)組說明符，互相之間用逗號隔開。例如：

　　COMMON a，b(3)，c(2)

　　定義了b是3個元素的一維數(shù)組，c是2個元素的一維數(shù)組。這條語句與下面兩句語句是等價的：

　　DIMENSION b(3)，c(2)

　　COMMON a，b，c

　　2.利用公用區(qū)進行數(shù)據(jù)傳遞時，在無名公用區(qū)或同名的有名公用區(qū)中，位置排列相同的變量、數(shù)組，實際上使用同一存儲地址，亦即共享同一數(shù)據(jù)。例如：

　　PROGRAMMAIN

　　COMMON a，I(2)/COM l/d，c

　　…

　　CALL SB

　　…

　　END

　　SUBROUTINE SB

　　COMMON aa，JK(2)/COM l/f，g

　　END

　　其中，主程序中的變量a的數(shù)據(jù)與子程序的變量aa共享，數(shù)組1的數(shù)據(jù)與JK共享，而d，c的數(shù)據(jù)分別與f，g共享。由此可以知道，各個程序單位中COMMON語句中的變量類型必須按位置一一對應一致才能正確傳遞數(shù)據(jù)。