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What is Fortran?

Oyetoke Tobi Emmanuel
Oyetoke Tobi Emmanuel

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Dec 14, 2019 · 6 min read

Fortran is an imperative programming language compiled for general purposes that are particularly suitable for numerical computing and scientific computing.

Fortran was first launched in 1954, Fortran is and is still commonly used as the oldest programming language. Scientific fields, in particular, numerical weather prediction, computational fluid dynamics, and computational physics find their applications.

Fortran is quite common in high-performance computing and is used to mark the program bench and rank the fastest supercomputers in the world.

Fortran is a compiled language, or more specifically it is compiled ahead-of-time. En d’autres termes, vous devez effectuer une étape spéciale appelée la compilation de votre code écrit avant de pouvoir l’exécuter sur un ordinateur. C’est en cela que le Fortran diffère des langages interprétés tels que Python et R qui s’exécutent par le biais d’un interpréteur qui exécute directement les instructions mais au détriment de la vitesse de calcul.

Le Fortran est le langage de programmation dominant utilisé dans les applications d’ingénierie. Il est donc important que les diplômés en ingénierie soient capables de lire et de modifier le code Fortran. De temps en temps, de soi-disant experts prédisent que Fortran va rapidement perdre en popularité et bientôt disparaître. Ces prédictions ont toujours échoué. Fortran est le langage de programmation informatique le plus durable de l’histoire. L’une des principales raisons pour lesquelles Fortran a survécu et survivra est l’inertie des logiciels.
Au fil des ans, une vaste collection de code a été écrite avec Fortran dans de nombreuses machines scientifiques et d’ingénierie, permettant au langage de persister.
Plusieurs raisons pour lesquelles vous devriez apprendre Fortran :

1. Support intégré pour les arguments dans les sous-routines
2. Riche ensemble de fonctions intrinsèques
3. Support intégré pour les nombres complexes
4. Support de la notation de tableau permettant des opérations sur les sections de tableau
5. Règles d’aliasing fortes pour les pointeurs mémoire, ce qui permet d’obtenir un code plus efficace après la compilation
6. Certains codes hérités sont écrits en Fortran et sont toujours en service.

Bases du Fortran

FORTRAN a été conçu pour les scientifiques, les ingénieurs et les programmeurs. Il existe un ensemble de règles régissant le code Fortran et permettant de savoir si un code est valide et peut être compilé. Fortran utilise un terme populaire de structure de code appelé Syntaxe- une combinaison de caractères et de mots clés réservés pour créer un programme Fortran et émettre une instruction à l’ordinateur.

Voici les bases de la programmation Fortran:

Structure du programme

C’est la structure du programme Fortran et il a un mot clé réservé pour faire exactement cela. Fortran utilise le mot-clé PROGRAM, suivi, éventuellement, d’un nom pour le programme pour commencer un programme et le terminer avec le mot-clé END PROGRAM. Exemple:

PROGRAM myprogram
! Do some stuff, other code, statements, functions
END PROGRAM

Au sein des instructions PROGRAM, vous pouvez définir des fonctions, déclarer des variables à utiliser dans ces fonctions, comme dans les autres langages de programmation.

Définition des variables

Ce sont des valeurs ou des données utilisées dans votre programme. Une variable peut faire référence à une valeur unique comme 1 ou pointer vers une structure de données plus importante comme une liste. Elles peuvent également être utilisées pour stocker des données comme des textes, des mots, des décimales et bien d’autres encore.

Chaque variable fait généralement référence à un type de données. Un type de données décrit le type de données que la variable est censée contenir. Il peut s’agir de nombres qui sont des entiers ou de mots qui sont des chaînes de caractères. Nous pourrions dire x=3, cela signifie que x contient un type de données entier, cependant, nous n’avons pas précisé quel type de données il contient. La plupart des langages de programmation exigent que vous précisiez quel type de données une variable particulière est censée contenir.

En Fortran, les variables sont déclarées comme ci-dessous :

INTEGER :: n = 3
INTEGER :: m = 6

Le code ci-dessus en Fortran signifie que nous créons deux INTEGER variables. Le mot-clé INTEGER est utilisé pour préciser quel type de données nous créons et c’est une variable avec des chiffres. Il en existe d’autres comme REALLOGICAL , etc.

Lire et écrire un message

C’est le moyen le plus simple de voir les résultats d’un calcul ou d’imprimer un message sur la console et aussi de collecter les entrées des utilisateurs pour les utiliser dans un calcul par exemple. Cela fournit essentiellement un moyen d’imprimer un message sur la console et un moyen pour les utilisateurs de taper des valeurs en utilisant le clavier directement à partir du programme.

Lire : La fonction READ indique au programme FORTRAN d’enregistrer les valeurs que vous saisissez à l’aide du clavier et de les stocker dans des variables que vous définissez dans votre programme. Nous pouvons voir un exemple fonctionnel :

READ(*,*) a, b, c

Dans les fonctions Fortran, toutes les entrées nécessaires à la fonction sont placées à l’intérieur d’une liste entre les deux crochets (parenthèses), comme dans lecture (entrée1, entrée2, etc…). Lorsque le programme est en cours d’exécution et arrive à l’instruction READ, il vous demandera d’entrer une variable et d’appuyer sur la touche Entrée.

Ecriture : La fonction WRITE est similaire à la fonction READ. Elle se contente d’imprimer les valeurs données sur l’écran de la console. Par exemple :

WRITE(*,*) a, b, c

Ceci imprimerait les valeurs assignées aux variables spécifiées dans le code.

Opérations mathématiques

Le Fortran est principalement conçu pour les calculs numériques, et il possède de nombreuses fonctions intégrées pour les opérations mathématiques. En Fortran, on utilise les fonctions de base : +, -, *, / pour l’addition, la soustraction, la multiplication et la division.

La prise de décision

C’est le flux logique d’un programme. C’est par exemple là que la plupart des calculs sont effectués et décide des résultats finaux. C’est un peu comme les décisions logiques que nous prenons dans notre vie quotidienne. Par exemple, nous pourrions dire IF sa pluie THEN n’allez pas dehors, ELSE il y a un parapluie où vous êtes libre d’aller. Voici un exemple :

LOGICAL :: Raining
LOGICAL :: UmbrellaIF (Raining .AND. Umbrella) THEN
WRITE(*,*) "Its raining and I have an umbrella, I can go out"
ELSE
WRITE(*,*) "Its raining and I have no umberella, I can't g out"
END IF

Composantes de la prise de décision :

  1. Les énoncés SI et ALORS : Ces deux mots-clés sont utilisés pour prendre des décisions logiques dans un programme. La construction IF THEN est utilisée pour faire quelque chose en fonction de la réalisation d’une condition.
  2. L’instruction ELSE : L’instruction ELSE est généralement facultative, bien qu’elle soit utile si vous avez quelque chose à faire si la condition est fausse. La plupart du temps, l’instruction ELSE est utilisée ici pour imprimer un message d’erreur si les conditions ne sont pas remplies.
  3. Fin de l’instruction IF : Ceci indique la fin du bloc décisionnel. Vous devez vous rappeler de toujours le terminer par l’instruction END IF.

Compilation

La plupart des langages de programmation doivent généralement être compilés ou passer par un processus avant de pouvoir être exécuté ou exécuté. Les programmes Fortran doivent être compilés vers ce que l’ordinateur comprend en utilisant le gfortran compilateur. Celui-ci compile le code Fortran en ce que l’ordinateur comprend. Enregistrez votre code dans un fichier texte avec .f90 extension et exécutez-le contre le compilateur pour générer le code machine.

Vous pouvez exécuter la commande ci-dessous dans le répertoire de votre terminal :

gfortran example.f90 -o example

Ceci indique à gfortran de prendre le fichier example.f90 et de générer un programme appelé example pour que nous l’exécutions. Le drapeau -o nous permet d’indiquer un nom de sortie pour notre programme généré. Cela générera un fichier example dans votre répertoire qui pourra être exécuté à partir de la ligne de commande.

Avantages du Fortran

Le Fortran présente de nombreux avantages, dont certains sont :

  1. Dans les milieux scientifiques, le Fortran est très puissant. Il dispose d’un riche écosystème d’outils pour ce domaine.
  2. Le Fortran produit le code natif le plus rapide du monde. C’est pourquoi le calcul scientifique est parfait.
  3. Le Fortran est extrêmement optimisé pour la vectorisation, ce qui en fait un excellent outil pour modéliser les superordinateurs.
  4. Le Fortran moderne est étonnamment simple à lire et à comprendre. Comparez avec C++.
  5. Le Fortran n’utilise pas la terrible syntaxe de la règle du hors-jeu que l’on trouve en Python.
  6. Caractéristiques principales du Fortran

    1. Le Fortran II a endossé le langage de programmation procédurale qui permet l’écriture algorithmique du code.
    2. La déclaration COMMON est utilisée pour accéder aux variables globales à utiliser dans les programmes pour les sous-routines.
    3. FORTRAN II permet aux sous-routines d’effectuer les tâches et d’écrire les valeurs de retour.
    4. Tout type inhérent ou dérivé peut être un POINTER.
    5. Les caractères minuscules dans le texte source sont maintenant autorisés. Un point-virgule peut être utilisé dans une seule ligne de source pour distinguer diverses déclarations.

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