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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. Em outras palavras, você deve executar um passo especial chamado compilação do seu código escrito antes de poder executá-lo em um computador. Aqui é onde Fortran difere das linguagens interpretadas, como Python e R que correm através de um intérprete que executa as instruções directamente mas ao custo da velocidade de computação.

Fortran é a linguagem de programação dominante utilizada em aplicações de engenharia. Por isso é importante que os licenciados em engenharia sejam capazes de ler e modificar o código Fortran. De tempos em tempos, os chamados experts prevêem que o Fortran irá desaparecer rapidamente em popularidade e logo se extinguir. Estas previsões sempre falharam. A Fortran é a linguagem de programação de computadores mais duradoura da história. Uma das principais razões pelas quais Fortran tem sobrevivido e sobreviverá é a inércia do software.
Todos os anos, uma vasta coleção de código tem sido escrita com Fortran em muitas máquinas científicas e de engenharia, permitindo que a linguagem persista.
algumas das razões pelas quais você deve aprender Fortran:

1. Suporte integrado para argumentos em sub-rotinas
2. Conjunto rico de funções intrínsecas
3. Suporte integrado para números complexos
4. Suporte para notação de array permitindo operações em seções de array
5. Regras de aliasing fortes para apontadores de memória, resultando em código mais eficiente após a compilação
6. Alguns códigos legados são escritos em Fortran e ainda em operação.

Fortran Basics

FORTRAN foi projetado para cientistas, engenheiros e programadores. Há um conjunto de regras que regem o código Fortran e se um código é válido e pode ser compilado. Fortran usa um termo popular de estrutura de código chamado Syntax – uma combinação de caracteres e palavras-chave reservadas para criar um programa Fortran e emitir uma instrução para o computador.

Below are basics of Fortran Programming:

Program Structure

Esta é a estrutura do programa Fortran e tem uma palavra-chave reservada para fazer exatamente isso. Fortran usa o PROGRAM palavra-chave, seguido, opcionalmente, por um nome para o programa iniciar um programa e terminá-lo com o END PROGRAM palavra-chave. Exemplo:

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

Com as instruções do PROGRAMA, você pode definir funções, declarar variáveis a serem usadas nestas funções, assim como em outras linguagens de programação.

Variáveis Definição

Estes são valores ou dados usados no seu programa. Uma variável pode se referir a um único valor como 1 ou apontar para uma estrutura de dados maior, como uma lista. Elas também podem ser usadas para armazenar dados como textos, palavras, decimal e muito mais.

Cada variável geralmente se refere a um tipo de dado. Um tipo de dado descreve que tipo de dados a variável deve conter. Ela pode tanto números que são números inteiros ou palavras que são uma string. Poderíamos dizer x=3, isto significa x está segurando um tipo inteiro de dado, entretanto, não especificamos que tipo de dado está segurando. A maioria das linguagens de programação requer que você especifique que tipo de dados uma determinada variável deve conter.

Na Fortran, variáveis são declaradas como abaixo:

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

O código acima na Fortran significa que estamos criando duas INTEGER variáveis. A palavra-chave INTEGER é usada para especificar que tipo de dados estamos a criar e que é uma variável com números. Existem outras como REALLOGICAL , etc.

Ler e escrever mensagem

Esta é a maneira mais fácil de ver os resultados de um cálculo ou imprimir uma mensagem no console e também coleta entradas de usuários para serem usadas em um cálculo, por exemplo. Isto basicamente fornece uma maneira de imprimir uma mensagem no console e uma maneira dos usuários digitarem valores usando o teclado diretamente do programa.

Read: A função READ diz ao programa FORTRAN para gravar os valores que você digita usando o teclado e armazená-los em variáveis que você define no seu programa. Podemos ver um exemplo funcional :

READ(*,*) a, b, c

Em funções Fortran, quaisquer inputs necessários para a função são colocados dentro de uma lista dentro dos dois round-brackets (parênteses), como na leitura (input1, input2, etc…). Quando o programa estiver em execução e chegar à instrução READ, ele irá solicitar que você insira uma variável e pressione enter.

Write: A função WRITE é similar à função READ. Ele apenas imprime os valores dados para a tela do console. Por exemplo:

WRITE(*,*) a, b, c

Isto imprime os valores atribuídos às variáveis especificadas no código.

Operações matemáticas

Fortran é projetado principalmente para cálculos numéricos, e tem muitas funções embutidas para operações matemáticas. No Fortran, usamos as funções básicas: +, -, *, / para adição, subtração, multiplicação e divisão.

Decision Making

Este é o fluxo lógico de um programa. É aqui, por exemplo, onde a maioria dos cálculos está sendo feita e decide sobre os resultados finais. É um pouco como as decisões lógicas que tomamos na nossa vida diária. Por exemplo, poderíamos dizer IF sua chuva THEN não saia, ELSE há um guarda-chuva para onde você pode ir. Abaixo está um exemplo:

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

Componentes de tomada de decisão:

  1. As declarações IF e THEN: Estas duas palavras-chave são usadas para tomar decisões lógicas dentro de um programa. A construção IF THEN é usada para fazer algo baseado em uma condição a ser cumprida.
  2. A declaração ELSE: A instrução ELSE é geralmente opcional, embora seja útil se você tiver algo que queira fazer se a condição for falsa. Na maioria das vezes, o comando ELSE é usado aqui para imprimir uma mensagem de erro se as condições não forem satisfeitas.
  3. End IF statement: Isto indica o fim do bloco de tomada de decisão. Você deve lembrar de sempre terminá-lo com a instrução END IF.

Compilação

Linguagens de programação geralmente precisam ser compiladas ou passar por um processo antes que ele possa ser executado ou executado. Programas Fortran precisam ser compilados para o que o computador entende usando o compilador gfortran. Isto compila o código Fortran para o que o computador entende. Salve seu código em um arquivo texto com .f90 extensão e execute-o contra o compilador para gerar o código da máquina.

Você pode executar o comando abaixo no seu diretório de terminal:

gfortran example.f90 -o example

Isto diz gfortran para pegar o arquivo example.f90 e gerar um programa chamado example para que possamos executar. A bandeira -o permite-nos indicar um nome de saída para o nosso programa gerado. Isto irá gerar um ficheiro example no seu directório que pode ser executado a partir da linha de comandos.

Vantagens do Fortran

Fortran tem muitas vantagens, algumas das quais são:

  1. Em círculos científicos, o Fortran é muito poderoso. Ele tem um rico ecossistema de ferramentas para este domínio.
  2. Fortran produz o código nativo mais rápido do mundo. É por isso que a computação científica é perfeita.
  3. Fortran é extremamente otimizada para vetorização, tornando-a ótima para modelagem de supercomputadores.
  4. Fortran Moderno é surpreendentemente simples de ler e compreender. Compare com C+++.
  5. Fortran não usa a terrível sintaxe da regra off-side que você encontra em Python.

Main Features of Fortran

  1. FORTRAN II endossou a linguagem de programação procedural que permite a escrita algorítmica do código.
  2. A declaração COMUM é usada para acessar as variáveis globais a serem usadas nos programas para subrotinas.
  3. FORTRAN II permite que as subrotinas realizem as tarefas e os valores de retorno sejam escritos.
  4. Qualquer tipo inerente ou derivado pode ser um POINTER.
  5. Caracteres em minúsculas no texto fonte são agora permitidos. Um ponto-e-vírgula pode ser usado em uma única linha de fonte para distinguir várias afirmações.

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