1.3. 控制结构

Fortran 的控制结构包括条件分支和循环。

1.3.1. 条件分支

1.3.1.1. if-else if-else

integer :: score = 85

if (score >= 90) then
    write(*, *) "优秀"
else if (score >= 80) then
    write(*, *) "良好"
else if (score >= 60) then
    write(*, *) "及格"
else
    write(*, *) "不及格"
end if

1.3.1.2. 单行 if

! 单行 if（无需 then/end if）
if (x < 0) x = 0

! 逻辑 if（单条语句）
if (flag) call do_something()

1.3.1.3. if 块嵌套

if (condition1) then
    if (condition2) then
        ! 嵌套 if
        ...
    end if
end if

备注

每个 if 必须对应一个 end if。 else if 之间没有空格——连写为 elseif 也可。

1.3.2. select case 语句

integer :: op = 2

select case (op)
    case (1)
        write(*, *) "新增"
    case (2)
        write(*, *) "修改"
    case (3)
        write(*, *) "删除"
    case default
        write(*, *) "未知操作"
end select

1.3.2.1. select case 的灵活用法

! 范围匹配
select case (score)
    case (:59)
        grade = "不及格"
    case (60:79)
        grade = "合格"
    case (80:89)
        grade = "良好"
    case (90:100)
        grade = "优秀"
    case default
        grade = "无效分数"
end select

! 字符匹配
character(1) :: cmd = "Q"
select case (cmd)
    case ("N", "n")
        call new_file()
    case ("O", "o")
        call open_file()
    case ("Q", "q")
        call quit()
end select

1.3.3. 循环结构

1.3.3.1. do 循环

! 基本 do 循环
integer :: i
do i = 1, 10
    write(*, *) i
end do
! 输出: 1 2 3 ... 10

! 指定步长
do i = 1, 10, 2
    write(*, *) i
end do
! 输出: 1 3 5 7 9

! 递减
do i = 10, 1, -1
    write(*, *) i
end do
! 输出: 10 9 ... 1

! 不含循环变量的 do
integer :: n = 0
do
    n = n + 1
    if (n > 10) exit
end do

1.3.3.2. do while 循环

integer :: i = 1
do while (i <= 5)
    write(*, *) i
    i = i + 1
end do

1.3.4. 循环控制

! exit: 退出循环（相当于 C 的 break）
do i = 1, 10
    if (i == 5) exit
    write(*, *) i
end do
! 输出: 1 2 3 4

! cycle: 跳过当前迭代（相当于 C 的 continue）
do i = 1, 10
    if (mod(i, 2) == 0) cycle
    write(*, *) i
end do
! 输出: 1 3 5 7 9

小心

exit 和 cycle 只影响**当前最内层**循环。要跳出多层循环，可以使用命名循环（Fortran 95+）：

1.3.4.1. 循环命名

outer: do i = 1, 5
    inner: do j = 1, 5
        if (i * j > 10) exit outer
        write(*, *) i, j, i * j
    end do inner
end do outer

1.3.5. 数组循环（隐式 do）

! 隐式 do 用于 I/O 和数组构造
integer :: arr(5)

! 读取数组
read(*, *) (arr(i), i = 1, 5)

! 输出数组
write(*, '(5I4)') (arr(i), i = 1, 5)

! 数组构造
arr = (/ (i * 2, i = 1, 5) /)      ! arr = [2, 4, 6, 8, 10]

1.3.6. where 结构（数组条件操作）

real :: a(10), b(10)

! 初始化
a = (/ (i * 1.0, i = 1, 10) /)

! where: 对满足条件的数组元素执行操作
where (a > 5.0)
    b = a * 2.0
elsewhere
    b = a
end where

1.3.7. forall 结构（Fortran 95+）

integer :: mat(10, 10)

! forall: 并行赋值
forall (i = 1:10, j = 1:10)
    mat(i, j) = i + j
end forall

! 带条件的 forall
forall (i = 1:10, j = 1:10, i /= j)
    mat(i, j) = 0
end forall

备注

forall 在 Fortran 2008 中已被标记为"过时"（deprecated），建议使用 do concurrent 替代：

integer :: i, j
do concurrent (i = 1:10, j = 1:10, i /= j)
    mat(i, j) = 0
end do

1.3.8. 综合示例：数值积分

梯形法求积分

program integrate
    implicit none
    integer, parameter :: n = 1000
    real(8) :: a, b, h, x, sum
    integer :: i

    a = 0.0_dp     ! 积分下限
    b = 1.0_dp     ! 积分上限
    h = (b - a) / n

    sum = 0.5_dp * (f(a) + f(b))
    do i = 1, n - 1
        x = a + i * h
        sum = sum + f(x)
    end do
    sum = sum * h

    write(*, '(A, F12.6)') "积分结果: ", sum

contains
    real(8) function f(x)
        real(8), intent(in) :: x
        f = x**2            ! 求 x^2 在 [0,1] 上的积分
    end function f
end program integrate