Compiling Fortran

写在前面

• 关于g77：对 Fortran 77 提供完备的支持，并支持 Fortran 90 和 95 的部分特性。由于 Fortran 77 在数值计算中的影响力，g77 可能是应用最广的Fortran编译器，但为了支持新标准，从 GCC 4.0 开始，GCC 不再绑定 Fortran 编译器 g77。

• 关于gfortran：GNU最新的 Fortran 编译器，取代 g77 集成在 GCC 4.0 及以后版本中，目的是支持Fortran95和一部分Fortran2003的功能。

• 关于g95：由于历史原因，g95 是一个基于 GCC 的 Fortran 编译器，但它不是 GCC 的一部分；g95 是另一个由他人维护的 fortran 编译器。

Fortran 编程中相关文件后缀

.a	静态库 (archive)
.f, .for, .FOR .ftn*, .f90*, .f95*, .f03*	Fortran源代码（不需编译预处理）
.F, .fpp, .FPP .FTN*, .F90*, .F95*, .F03*	Fortran源代码（需要编译预处理）
.r	Fortran源代码（需要RatFor编译预处理）
.o	对象文件
.s	汇编语言代码
.so	动态库

其中，标 * 的后缀名是gfortran的文件后缀，g77不能识别。

单个源文件生成可执行程序

传统的 Fortran 程序只能用大写字符书写，而且每行前六个字符为特定用途所保留。第一列为字符 C 所保留，用来表征整行都是注释。第二列到第六列是为标号预留的。代码从第七列开始。下面是示例程序采用的是传统的 Fortran 格式：

C   helloworld.f
C
      PROGRAM HELLOWORLD
      WRITE(*,10)
   10 FORMAT('hello, world')
      END PROGRAM HELLOWORLD

编译器 GCC 并不要求所有代码都大写，但是，除非有其他说明，这种固定的格式都是要求的。下面的命令将该程序编译成可执行文件：

   $ g77 helloworld.f -o helloworld

命令 g77 是设置过 Fortran 程序所需基本环境的 gcc 的一个前端。同样的结果可以通过下面 gcc 的命令来实现：

   $ gcc helloworld.f -lfrtbegin -lg2c -lm -shared-libgcc -o helloworld

库文件 libfrtbegin.a (通过命令行选项 -lfrtbegin 被调用) 包含运行和终止一个 Fortran 程序所必须的开始和退出代码。库文件 libg2c.a 包含 Fortran 底层的输入输出等所需要的运行函数。库文件 libm.a 是系统数学库。选项 -shared-libgcc 指定使用共享的标准库 libgcc。

GCC 也允许用自由的格式书写 Fortran 代码。注释以感叹号（！）开始直到行尾。先前的程序采用自由格式重写如下，其中语句、标号都可从任一列开始：

! helloworldff.f
!
Program Helloworld
write(*,10)
10 format('hello, world')
        end Program Helloworld

该程序通过在命令行中加入选项 -ffree-form 进行编译，如下：

   $ g77 -ffree-form helloworldff.f -o helloworldff

由于两种格式的具有很大的区别，程序书写是只能选择其中的一种格式进行书写。

gfortran

• gfortran 默认会将 .f, .for, .fpp, .ftn, .F, .FOR, .FPP 和 .FTN 结尾的文件作为固定格式处理，而将.f90, .f95, .f03, .F90, .F95 和 .F03 结尾的文件作为自由格式来处理。

• 对于大写的后缀名 gfortran 将调用编译预处理器进行处理，而以小写的 .fpp 结尾的也会先进行编译预处理。

多个源文件生成可执行程序

命令 g77 可将多个 fortran 源码文件编译链接成为一个单一的可执行程序。下面列出了一个保存在文件 caller.f 中的简单程序的主体部分，它调用一个函数并显示出结果：

C   caller.f
C
      PROGRAM CALLER
      I = Iaverageof(10,20,83)
      WRITE(*,10) 'Average=', I
   10 FORMAT(A,I5)
      END PROGRAM CALLER

名为 Iaverage 函数定义在另一个独立的源文件中，如下：

C   called.f
C
      INTEGER FUNCTION Iaverageof(i,j,k)
      Iaverageof = (i + j + k) / 3
      RETURN
      END FUNCTION Iaverageof 

通过下面的语句这两个源码文件可被编译链接成一个名为 caller 的可执行程序：

    $ g77 caller.f called.f -o caller

同样的结果可由下面的命令序列得到──先将每一个源码文件编译成对象文件，而后将对象文件链接为可执行程序：

    $ g77 -c caller.f -o caller.o
    $ g77 -c called.f -o called.o
    $ g77 caller.o called.o -o caller

生成汇编代码

选项 -S 指示编译器 g77 生成汇编语言代码然後结束。要得到我们本文先前的 helloworld.f 例子的汇编代码，只需输入以下命令：

   $ g77 -S helloworld.f

生成的汇编语言文件名为 helloworld.s。汇编语言的具体形式依赖于编译器的目标平台。

编译预处理

编译以 .F，.fpp 或者 .FPP 结尾的文件时，在它真正编译之前需要预处理。预处理器原本是为协助 C 语言工作所设计的。下面的例子是一个自由格式的 Fortran 程序，它通过预处理器将一个函数包含进主程序：

! evenup.F
!
#define ROUNDUP
#include "iruefunc.h"
!
program evenup
do 300 i=11,22
    j = irue(i)
    write(*,10) i,j
300 continue
 10 format(I5,I5)
end program evenup

函数 irue() 的源代码保存在文件 iruefunc.h 中，根据宏 ROUNDUP 所定义的值的不同将产生不同的编译结果。该函数将任何一个奇数近似为一个偶数。默认情况下，它向下取近似，但是当 ROUNDUP 被定义时，该函数将向上取近似而得到一个偶数。ireu() 的函数体如下：

integer function irue(i)
k = i / 2
k = k * 2
if (i .EQ. k) then
    irue = i
else
#ifdef ROUNDUP
    irue = i + 1
#else
    irue = i - 1 
#endif
end if
end function irue

下面的命令将该程序编译成可执行文件：

   $ g77 -ffree-form evenup.F -o evenup

采用自由格式写程序以利用预处理器不是必须的。固定格式程序也可进行编译预处理，下面的程序也是有效的：

C adder.F
C
#define SEVEN 7
#define NINE 9
C
      program adder
      isum = SEVEN + NINE
      write(*,10) isum
   10 format(I5)
      end program adder

其他参考

GCC新手入门 C/C++ IDE简介 用GDB调试程序 Gtk与Qt编译环境安装与配置 跟我一起写Makefile

C编译初步 C++编译初步 Fortran编译初步 C和C++混合编译初步 C和Fortran混合编译初步