J

ęzyki

P

rogramowania i

S

ystemy

O

peracyjne

2

–– I N Ż Y N I E R I A W I R T U A L N A P R O J E K T O W A N I A ––

Lab. 1: Fortran 95 - dynamiczna alokacja pamięci

1. Wprowadzenie

Obliczenia numeryczne najczęściej prowadzone są na danych dostarczanych przez użytkownika (np.

odczytywanych z pliku). Często nie można określić na etapie programowania, jaki będzie rozmiar tych
danych, a zatem jaki obszar pamięci komputera należy zarezerwować. Programiści piszący w
FORTRANIE 77 zmuszeni byli do (statycznego) rezerwowania pamięci dla maksymalnego przewidzia-
nego rozmiaru deklarowanych danych.

W Fortranie 90 udostępniono możliwość dynamicznej alokacji pamięci dla tablic. Celem laboratorium

jest zapoznanie się ze sposobami tworzenia i wykorzystywania takich zmiennych, a także przekazywania
ich pomiędzy podprogramami (procedurami, modułami).

2. Podstawy teoretyczne

1. Deklaracja tablicy – parametr allocatable, polecenia allocate i deallocate, funkcja allocated

Zmienną alokowaną dynamicznie deklarujemy w sposób przedstawiony poniżej:

integer, allocatable, dimension (:)

:: tablica1

! (:) oznacza tablicę jednowymiarową (wektor)

real*8, allocatable, dimension (:,:)

:: tablica2

! (:,:) oznacza tablicę dwuwymiarową

Tak zadeklarowanej tablicy można przydzielić odpowiednią ilość pamięci, np.:

allocate(tablica1(7))

! Tablica o elementach 1..7

allocate(tablica2(20))

! Tablica o elementach 1..20

allocate(tablica3(5,0:3))

! Elementy 1..5 w 1. kierunku i 0..3 w drugim

Od tego momentu można przydzielać wartości poszczególnym elementom tej tablicy, a także
wykonywać operacje na całej tablicy. Kiedy zmienna nie jest już potrzebna, można zwolnić
przydzieloną jej pamięć:

deallocate(tablica1)

Jeżeli nie wiemy, czy dla danej zmiennej została przydzielona pamięć, można to sprawdzić stosując
funkcję allocated:

if (allocated(tablica1)) deallocate(tablica1)

2. Nadawanie wartości elementom tablicy

•

poszczególne elementy tablicy (dostępne w Fortranie 77), np.:

do i=1,7

tablica1(i)=i**2+2*i
enddo

© Witold Stankiewicz, 2011

1/4

J

ęzyki

P

rogramowania i

S

ystemy

O

peracyjne

2

–– I N Ż Y N I E R I A W I R T U A L N A P R O J E K T O W A N I A ––

•

z użyciem tzw. konstruktora tablicy, np.:

tablica1=(/ 1,2,3,4,1,-1,-7 /)

•

przypisanie wartości wszystkim elementom (całej tablicy), np.

tablica1_kopia=tablica1

tablica1=tablica2(1:7)

•

z zastosowaniem maski (instrukcja where), np.:

where (tablica1.ge.0)

! Skopiowanie wartości nieujemnych

tablica1_kopia=tablica1
else where

! Dla elementów ujemnych wypełnienie 0

tablica1_kopia=0

end where

•

jeżeli kształt dwóch tablic różni się, można zastosować polecenie reshape:

tablica2=

reshape

(tablica3,(/ 20,1 /))

tablica3=

reshape

(tablica2,(/ 5,0:3 /))

3.

Przekazywanie tablic do podprogramów

•

Jeżeli zewnętrzna procedura (nie należąca do bloku głównego) nie zostanie opisana w bloku, z
którego jest wywoływana (z użyciem łącznika interface), jej wywołanie spowoduje błąd na etapie
działania programu (kompilacja nie wyświetli błędów). Przykład użycia interface podano w (3.2)

•

3. Przykłady

1. Dynamiczna alokacja tablic i przypisywanie wartości tablicom

program test_tablic

implicit none

integer, allocatable, dimension (:) :: x
integer, allocatable, dimension(:,:) :: b

integer, dimension(6) :: y = (/ 2,4,6,8,10,12 /)
integer :: i,n

n=8

allocate(b(4,2)
write(*,*) 'Przed alokacja :', x

allocate (x(n))
write(*,*) 'Po alokacji :', x

do i=1,n

x(i)=i
enddo

write(*,*) 'Po wypelnieniu :', x

where (x.le.3)

© Witold Stankiewicz, 2011

2/4

J

ęzyki

P

rogramowania i

S

ystemy

O

peracyjne

2

–– I N Ż Y N I E R I A W I R T U A L N A P R O J E K T O W A N I A ––

x=-10*x
else where (x.ge.7)

x=5*x
end where

write(*,*) 'Po instrukcji where :', x
b=reshape(x,(/4,2 /))

write(*,*) '1. wiersz po reshape:', b(:,1)
write(*,*) '2. wiersz po reshape:', b(:,2)

write(*,*) 'Pisanie co 2.elem. :', x(1:n:2)

if (allocated(x)) deallocate(x)

if (allocated(b)) deallocate(b)

return
end

2. Użycie łącznika interface

subroutine srednia(x,y,z)
implicit none

real*8, allocatable, dimension(:)

:: x,y,z

if (.not.

allocated

(z)) allocate(z(size(x)))

z=(x+y)/2
end subroutine srednia

program test

implicit none

real*8, allocatable, dimension(:)

:: x,y,z

interface

subroutine srednia(x,y,z)
implicit none

real*8, allocatable, dimension(:)

:: x,y,z

end subroutine srednia

end interface

allocate(x(4))
x=(/ 1,2,3,4 /)

allocate(y(4))
y=(/ 2,4,6,8 /)

call srednia(x,y,z)

write(*,*) z

return
end

3.

4. Zadanie

Przetestować podane przykłady. Napisać podany przez prowadzącego program wykorzystujący
dynamiczną alokację pamięci

5. Literatura

1) Clive Page. Fortran90 for Fortran77 Programmers.

http://www.star.le.ac.uk/~cgp/f90course/f90.html

© Witold Stankiewicz, 2011

3/4

J

ęzyki

P

rogramowania i

S

ystemy

O

peracyjne

2

–– I N Ż Y N I E R I A W I R T U A L N A P R O J E K T O W A N I A ––

2) Dariusz Chrobak. Fortran praktyka programowania. MIKOM PWN, 2003. ISBN 83-7279-361-1
3) Janusz R. Piechna. Programowanie w języku Fortran 90 i 95. Oficyna Wydawnicza Politechniki

Warszawskiej, 2000. ISBN 83-7207-225-6

4) Dokumentacja na serwerze dydaktycznym

http://stanton.ice.put.poznan.pl/student/

© Witold Stankiewicz, 2011

4/4