Compiling Fortran

写在前面

对 fortran 这一块我现在有点乱^_^，有错的地方望大家及时指正。

在gcc4.0以前，gcc绑定的fortran编译器是g77（尽管现在g77已不再被维护，但它可能仍是应用最广的fortran编译器），从gcc4.0开始，gcc开始绑定fortran编译器gfortran（由于g95是另一个由他人维护的fortran编译器，所以gnu选择了gfortran这个名字）。

注意：没有特殊说明的话，文本介绍的是g77编译器，文中的 gcc 指的也是 gcc4.0之前的版本。

Fortran 编程中相关文件后缀

• 对 g77 编译器：

.a 静态库 (archive)
.f, .for, .FOR Fortran源代码（不需编译预处理）
.F, .fpp, .FPP 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

• 对 gfortran 编译器：

相对与g77, gfortran还可以识别以下的文件后缀：

.ftn, .f90, f95, f03 Fortran源代码（不需编译预处理）
.FTN, .F90, F95, F03 Fortran源代码（需要编译预处理）

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。