06-Fortran基础--Fortran模块化编程

  Fortran的模块化编程是一种组织和管理代码的方法，它包括模块的定义和使用、接口和模块间通信以及模块化编程的优势。

1 模块的定义和使用

  1.1模块定义： 使用MODULE关键字创建模块，并在其中定义变量、子程序和其他对象。

MODULE my_module
    IMPLICIT NONE
    INTEGER :: var1
    REAL :: var2

    CONTAINS
    SUBROUTINE my_subroutine()
        ! ...
    END SUBROUTINE my_subroutine
END MODULE my_module

  1.2 模块使用： 在主程序或其他模块中使用USE语句引用模块，并访问其中定义的变量和子程序。

PROGRAM main_program
    USE my_module
    IMPLICIT NONE
    var1 = 10
    var2 = 3.14
    CALL my_subroutine()
END PROGRAM main_program

2 接口和模块间通信

  2.1 接口： 可以在模块中定义接口来规定子程序的输入、输出参数和返回值，以提高代码的可读性和安全性。

MODULE my_module
    INTERFACE
        SUBROUTINE my_subroutine(input_var, output_var)
            REAL, INTENT(IN) :: input_var
            REAL, INTENT(OUT) :: output_var
        END SUBROUTINE my_subroutine
    END INTERFACE
END MODULE my_module

  2.2 模块间通信： 模块间通信可以通过在模块中定义共享的变量、使用USE语句引用其他模块来实现。

3 模块化编程的优势：

• 可读性： 模块化编程使得代码结构更清晰，易于理解和阅读。
• 可维护性： 将代码分成模块，使得修改和更新变得更加简单和安全。
• 封装性： 模块可以包含私有成员，限制了对模块内部的访问，提高了代码的封装性和安全性。
• 重用性： 模块化编程使得代码中的模块可以在不同的项目中被重复使用，提高了代码的可重用性。
• 避免命名冲突： 模块化编程可以避免全局命名空间的污染和命名冲突，增强了代码的健壮性。

4 模块使用示例

  假设有一个模块文件 my_module.f90：

module my_module
    implicit none
    private ! module下所有定义啊变量、函数都默认私有属性(也就是仅能在本模块使用)
    public :: cal_pi ! 声明下面的方法公有(表明可以被外部调用)
    public :: my
    
    ! 模块类(将module下同属一个类下的方法进行合并)
    type :: my_type
        
    contains
        procedure,nopass :: cal_pi
        procedure,nopass :: cal_area
    end type my_type
    type(my_type) :: my
    
    contains
    
    ! 计算pi
    function cal_pi()result(res) ! 模块方法1
        implicit none
        real(8) :: res
        
        res = 4.d0 * atan(1.d0)
    end function cal_pi
    
    ! 计算面积
    function cal_area(v,h)result(res) ! 模块方法2
        implicit none
        real(8),intent(in) :: v,h
        real(8) :: res
        
        res = v*h
    end function cal_area
    
end module my_module

  然后，在主程序文件 main_program.f90 中使用这个模块：

program test_module
	implicit none
    use my_module
    
    print *,"计算pi",cal_pi() ! cal_pi是public属性，可以被直接调用
    
    print *,"计算矩形面积",my%cal_area(5.d0,4.d0) ! cal_area定义在my下面，没有Public属性，只能通过“my%”这种方式调用

end program 

运行结果：

5 结语

  上面简单介绍了Fortran Module的使用，掌握Module的基础知识对后续的面向对象编程有益处，后续如果想到有其他的有关知识或内容会在此基础上进行补充。