1.2. 基础语法

Fortran 的语法以科学计算为核心设计，数组运算是其最大的亮点。

1.2.1. 程序结构

基本程序结构

program main
    ! 程序主体
    implicit none

    ! 变量声明
    integer :: i
    real    :: x

    ! 执行语句
    i = 10
    x = 3.14
    write(*, *) i, x

end program main

重要

总是使用 implicit none！

如果不使用，Fortran 会隐式声明变量类型： - i、j、k、l、m、n 开头的变量默认为 integer - 其他字母开头的变量默认为 real

这会导致拼写错误难以发现。implicit none 强制所有变量必须显式声明。

1.2.2. 注释

! 这是单行注释（自由格式）
! 每一行都需要以 ! 开头

! 没有多行注释，但可以这样：
!***********************************************************************
!  这是一个注释块，用星号装饰边框
!  用途：函数说明
!***********************************************************************

i = 1     ! 行尾注释

1.2.3. 数据类型

1.2.3.1. 基本数据类型

! 整数
integer            :: i       ! 默认 4 字节
integer(2)         :: s       ! 2 字节（short）
integer(4)         :: i4      ! 4 字节（默认）
integer(8)         :: i8      ! 8 字节（long long）

! 实数
real               :: x       ! 默认 4 字节
real(4)            :: r4      ! 单精度
real(8)            :: r8      ! 双精度（常用）
double precision   :: d       ! 双精度（等同 real(8)）

! 复数
complex            :: c       ! 单精度复数
complex(8)         :: c8      ! 双精度复数
double complex     :: z       ! 双精度复数

! 逻辑
logical            :: flag    ! .true. 或 .false.

! 字符
character(len=20)  :: name    ! 定长字符串
character(50)      :: msg     ! len=50 的简写

小技巧

推荐方式：使用 selected_real_kind 和 selected_int_kind 以确保可移植性：

integer, parameter :: dp = selected_real_kind(15, 307)
real(dp) :: x   ! 双精度

1.2.3.2. 常量定义

! 命名常量
real, parameter :: PI = 3.1415926535
integer, parameter :: MAX_SIZE = 1000

! 字符常量
character(*), parameter :: APP_NAME = "My Fortran App"

! 字面常量
real :: x = 3.14_dp    ! _dp 后缀指定精度
integer :: y = 100_8   ! 8 字节整数

1.2.4. 变量声明

! 基本声明
integer :: a
real    :: x, y, z              ! 同时声明多个
real    :: arr(10)              ! 数组
integer :: i = 0                ! 声明时赋初值

! 属性修饰
integer, parameter :: N = 100   ! 常量
integer, save      :: count = 0 ! 保持值（静态）
integer, allocatable :: buf(:)  ! 可分配数组
integer, target    :: ptr       ! 可被指针指向
integer, pointer   :: p         ! 指针

1.2.5. 运算符

1.2.5.1. 算术运算符

integer :: a = 10, b = 3

a + b       ! 13  加法
a - b       ! 7   减法
a * b       ! 30  乘法
a / b       ! 3   整数除法（截断）
mod(a, b)   ! 1   取模（函数形式）
a ** 2      ! 100 乘方

1.2.5.2. 关系运算符

a == b      ! 等于
a /= b      ! 不等于
a > b       ! 大于
a < b       ! 小于
a >= b      ! 大于等于
a <= b      ! 小于等于

! 旧式写法（Fortran 77 风格，仍然可用）
a .eq. b
a .ne. b
a .gt. b

1.2.5.3. 逻辑运算符

.not. flag       ! 逻辑非
a .and. b        ! 逻辑与
a .or. b         ! 逻辑或
a .eqv. b        ! 逻辑相等
a .neqv. b       ! 逻辑不等

1.2.6. 字符串操作

character(20) :: str1, str2, str3

str1 = "Hello"
str2 = "World"

! 连接
str3 = trim(str1) // " " // str2   ! "Hello World"

! 子串
str3(1:5)        ! "Hello"
str3(7:)         ! "World"

! 字符串函数
len(str3)        ! 20（声明长度）
len_trim(str3)   ! 11（去除尾部空格）
index(str3, "o") ! 5（查找位置）
trim(str1)       ! 去除尾部空格

小技巧

Fortran 的字符串是**定长**的，短字符串赋值给长字符串时会用空格填充右侧。使用 trim() 去除尾部空格后再拼接。

1.2.7. 格式化输出

integer :: i = 42
real    :: x = 3.14159
character(10) :: name = "Fortran"

! 自由格式
write(*, *) "i =", i, "x =", x, "name =", name

! 格式化输出
write(*, '(A, I5)')      "整数: ", i
write(*, '(A, F8.3)')    "浮点: ", x      ! F8.3 = 总宽8, 小数3位
write(*, '(A, E12.4)')   "科学: ", x       ! E12.4 = 科学计数
write(*, '(A, ES12.4)')  "科学(现代): ", x ! ES 更易读

! 格式化表格输出
write(*, '(I5, F10.3, 2X, A)') i, x, name

! 读写格式字符串说明
! I5   = 整数, 占 5 列
! F8.3 = 浮点, 总宽 8, 小数 3 位
! E12.4 = 科学计数法
! A    = 字符串
! X    = 空格
! /    = 换行
! 2X   = 2 个空格