Applied Mechanics wiki

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====== tips ======
  * intelのコンパイラは[[fortran:ifort]]参照のこと．
  * [[http://www.owlnet.rice.edu/~ceng303/manuals/fortran/]] が役に立ちそう．
  * 
===== allocated =====
すでにallocateしたかどうかわからない時は，allocatedで確かめてからallocateする．
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.1.0/gfortran/ALLOCATED.html
<code fortran>
  if (allocated(x).eqv..false.) allocate(x(n))
</code>
===== construct name =====
入れ子のループで，cycleやexitを使って外側に飛びたいときは，do ループにラベルをつける．
これで文番号を付けずに好きなところへ飛べる．
  - do の前にラベルとコロンをつける．
  - cycleやexitの後にラベルをつける．
  - end do の後ろにラベルをつける．
例
<code fortran>
outer : do i=1,n
  do j=1,n
    if(...) cycle outer
  end do
end do outer
</code>


===== 読み込み専用，書き込み専用で開く =====
読み込み専用で開く場合．
<code fortran>
open(10,file='input.dat',action='read')
</code>
その他，action='write', action='readwrite'もある．
===== コンパイラオプション =====

  * プログラム作成段階においては，配列外参照，暗黙の型宣言，浮動小数点演算例外の検出はつけてコンパイルした方が良い．
  * プログラムが完成して，エラーがない場合には以下のコンパイルオプションはない方が良い．ない方が早く計算できる．

^  compiler  ^  gfortran  ^  ifort  ^ 
|エラーの検出FIXME|-Wall|-check all|
|配列外参照|-fbounds-check|-CB| 
|暗黙の型宣言|-fimplicit-none|-warn declarations|
|浮動小数点演算例外の検出|-ffpe-trap=zero|-fpe0|
|標準外機能の警告|-std=f95|-std|

例えば以下のようにする．
<code bash>
gfortran filename.f90 -O2 -stand f03 -assume realloc_lhs -check all -traceback -warn all -fstack-protector -assume protect_parens -implicitnone
</code>
===== 連番のファイル名をつける。 =====
ファイル名をcharacter変数に代入して使う。ファイル名の変更にはwrite文を使う。
逐次計算に使える。
<code fortran>
character(len=12) filename
...
do i=1,100
  ...
  write(filename,'(a,i4.4,a)') 'hoge',i,'.dat'
  open(10,file=filename)
  ...
    write(10,*) ...
  ...
  close(10)
end do
</code>

処理は[[movie]]参照のこと．




===== makefileでコンパイル その２=====
moduleファイルを含む場合，依存関係をはっきりさせる必要がある．
依存関係を変えるたびにmakeファイルを書き変えるのは面倒なので，依存関係を見てくれる
 f90_mod_deps.py を使う．

http://lagrange.mechse.illinois.edu/mwest/f90_mod_deps/

コンパイル不要のpardisoやompのモジュールを読み込んだり，同一ファイル内に複数のモジュールが存在し循環参照が起きる場合は，f90_mod_deps.py のwrite_depsに以下のように修正．
<code python>
def write_deps(outf, filename, deps, mods):
    filebase, fileext = os.path.splitext(filename)
#>>>
    loadmod="MKL_PARDISO.mod"
    if loadmod in deps:
        deps.remove(loadmod)
    loadmod="omp_lib.mod"
    if loadmod in deps:
        deps.remove(loadmod)
#<<<
    outf.write("%s.o: %s\n" % (filebase, " ".join(deps)))
    for mod in mods:
#>>> 
        if mod in deps:
            deps.remove(mod)
#<<<
	outf.write("%s: %s\n"
		   % (mod, " ".join(deps)))
</code>

以下，Makefile のサンプル．
<code bash>
TARGET = a.out
DEPS=hoge.deps
OBJECTS = piyo.o foo.o bar.o main.o
F90 = gfortran
FFLAGS=-Wall -ffpe-trap=invalid,zero,overflow,underflow -fbounds-check -fimplicit-none -fbacktrace -fopenmp
#FFLAGS=-O3 -fopenmp
#F90 = ifort
#FFLAGS=-check all -warn all -std -gen_interfaces -fpe0 -ftrapuv -traceback
#FFLAGS = -mkl -O3

SOURCES=$(OBJECTS:.o=.f90)

.SUFFIXES :
.SUFFIXES : .o .f90 .f
.f.o:
	${F90} -c $< ${FFLAGS}
.f90.o:
	${F90} -c $< ${FFLAGS}


.PHONY:all
all: ${DEPS} ${TARGET}

${DEPS}: ${SOURCES}
	python f90_mod_deps.py --output $@ $^

${TARGET} : ${OBJECTS} 
	${F90} -o $@ $^ ${FFLAGS}

-include ${DEPS}
%.o %.mod: %.f90
	${F90} -c $< ${FFLAGS}
	touch $(patsubst %.f90,%.mod,$<)

clean :
	rm ${TARGET} *.mod *.f90~ ${OBJECTS}
</code>

===== makefileでコンパイル =====
複数のファイル（サブルーチンetc.）で構成されるプログラムを動かすのに便利．
以下の文を「makefile」という名前で作り，コンパイルしたいファイルと同じディレクトリに置く．
（以下，main.f90, modules.f90[モジュールファイル], sub1.f90, sub2.f90をコンパイルする場合）
<code>
TARGET = a.out
OBJECTS = modules.o main.o sub1.o sub2.o
F90 = ifort
FLAGS = -check all -warn declarations -CB -fpe0 -traceback
COMMON_MOD = modules.f90 

.SUFFIXES :
.SUFFIXES : .o .f90 
.f90.o:
	${F90}	-c $< ${FFLAGS}

${TARGET} : ${OBJECTS}
	${F90}	-o $@ ${OBJECTS}
clean :
	rm  *.o ${TARGET} *.mod 


${OBJECTS} : ${COMMON_MOD}
</code>
あとは,makeコマンドを打てばコンパイル完了．そして実行（上の例では./a.outを打てば良い）．
<code>
$ make 
$./a.out
</code>
また，以下の様にmake cleanで実行ファイル(a.out)及びオブジェクトファイル(*.o)を消去できる．
<code>
$ make clean
</code>
以下，makefileの変数について簡単に説明する．
<code>
TARGET = 実行ファイル名 
OBJECTS = モジュールファイル プログラムファイル (すべて拡張子は.oとする．)
F90 = コンパイラコマンド (gfortranを使うなら「gfortran」)
FLAGS = コンパイラオプション
COMMON_MOD = モジュールファイル (拡張子は.f90)
</code>

===== 何行あるか分からないときのデータファイルの読み込み =====

データファイルの中に何行あるか分からないときにはiostatかendを使う．
iostatの方がスマートなやり方かも．

==== やり方その１ ====
read文にiostatのオプションを付ける．
iostatが正の数を返す場合はエラー，負の値を返す場合は行の終わりを意味するらしい．
<code fortran>
program hoge
  implicit none
  real a,b
  integer i,inputstatus
  do i=1,10
     read(*,*,iostat=inputstatus) a,b
     if(inputstatus>0) stop "error"
     if(inputstatus<0) exit
     write(*,*) a,b,a**2-b
  end do
end program hoge
</code>
==== やり方その２ ====

endを使う．

以下サンプル．プログラムの中では10回ループを回すが，読み込むのは5行分だけ．

<code bash>
gfortran hoge.f90
./a.out < hoge.dat
</code>

hoge.f90
<code fortran>
program hoge
  do i=1,10
     read(*,*,end=999) a,b
     write(*,*) a**2-b
  end do
999 continue
end program hoge
</code>

hoge.dat
<code>
1. 1.
2. 4.
3. 9.
4. 16.
5. 25.
</code>

===== NaNの検出 =====


浮動小数点演算例外を検出するコンパイラオプションがあるので、それを使用する。 

===== Makefile =====
保存するためのmakefile
<code bash>
DATE=  `date +%y%m%d%H%M`
TAR = backup/backup${DATE}.tgz
backup :
     tar czvf ${TAR} Makefile *.f90
</code>


===== implicit none =====
宣言文で宣言した変数以外を利用しないようにする。
長いプログラムを書く場合はミスを避けるためにも使用するべき。
自由形式の場合はuse文の後に使用。
<code fortran>
program hoge
  use hoge_lib
  implicit none
  real(8) a,b,c,
  ...
</code>
===== 装置番号 =====
write(?,*)やread(?,*)の?に入る番号。
通常、５が標準入力（キーボード）、6が標準出力（ディスプレイ上の端末）に使用されるので、
5と6を使ってopenするのは避けるべき。
slatecのI1MACHを使えば、標準入力、標準出力の番号が調べられる。
装置番号にはcharacterも入る。



===== 連番のファイル名をつける。 =====
ファイル名をcharacter変数に代入して使う。ファイル名の変更にはwrite文を使う。
逐次計算に使える。
<code fortran>
character(len=12) filename
...
do i=1,100
  write(filename,'(a,i4.4,a)') 'hoge',i,'.dat'
  open(10,file=filename)
  ...
    write(10,*) ...
  ...
  close(10)
end do
</code>



===== 簡単なシェルスクリプト =====
連続してプログラムを実行したいとき、shファイルが便利。
端末で入力する内容をあらかじめファイルに書いておき、それを実行すれば、上から順に実行してくれる。
windowsで言うバッチファイル。

<code bash>
gfortran hoge.f90
cd case10
../a.out
cd ../case20
../a.out
cd ../case30
../a.out
</code>
<code>
$ sh hoge.sh
</code>
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