В данной главе учебника будет рассматриваться язык программирования Фортран 90. Слово Фортран образовано из начальных слогов двух английских слов formula translator (переводчик формул). Фортран – первый (1954–1957) язык программирования, ориентированный на решение научно-технических задач. Он был разработан Дж. Бэкусом и сотрудниками фирмы IBM. Язык постоянно совершенствуется, развивается, приводится в соответствие с новыми требованиями и идеями в области программирования. Основные этапы: Фортран II (1958), Фортран III (1961), Фортран IV(1962), Фортран 77, Фортран 90, Фортран 95 (числа 77, 90, 95 – годы появления соответствующего стандарта языка).

Некоторые новые важные элементы, появившиеся в языке Фортран 90: свободный формат исходной программы, производные типы данных, модули, динамические массивы, новые операции над массивами, которые позволяют лаконично и сжато описать алгоритм обработки массивов, и др. Разрабатываются новые компиляторы, учитывающие новые особенности структуры ПК, позволяющие создавать эффективный код программы. На языке Фортран разработаны и накоплены обширные библиотеки подпрограмм.

Этапы обработки программы. Программист записывает исходный текст программы на Фортране. Программа может сохраняться в одном или нескольких файлах, называемых исходными. Имена написанных в свободном формате исходных файлов, имеют расширения F90, например “koda.f90”.

Далее выполняется компиляция программы. В процессе компиляции проверяется правильность составления программы и при обнаружении синтаксических ошибок выдаются соответствующие сообщения. В результате компиляции исходный фортрановский текст преобразуется в объектный код. Программа, преобразующая исход­ный текст программы в объектный код, называется компилятором или транслятором. Файлы с объектным кодом – объектные модули – имеют расширение OBJ, напри­мер “koda.obj”.

Объектный код – это запись программы в форме, которая может быть обработана аппаратными средствами. Такой код содержит точные инструкции о том, что компьютеру предстоит сделать. Это промежуточное состояние программы между фортрановским текстом и исполняемой программой. Отдельные компоненты программы (модули, подпрограммы) могут быть откомпилированы раздельно. Часть компонентов может быть сохранена в библиотеке объектных модулей.

На следующей стадии обработки выполняя.тся сборка и объединение объектных модулей в исполняемую программу. Часть объектных модулей может быть загружена из библиотек. При этом устанавливаются связи между отдельными компонентами (головной программой, модулями, процедурами), в результате чего образуется готовая к выполнению программа – исполняемый файл. Расширение таких файлов ЕХЕ. На этапе генерации исполняемого кода также могут возникать ошибки, например вызов несуществующей подпрограммы.

Подготовка исходного, объектного и исполняемого кодов может быть выполнена в специальной среде – Microsoft Developer Studio. Причем из одного проекта можно генерировать несколько реализаций. Например, на этапе разработки программы можно работать с реализацией Debug, в которой отсутствует оптимизация исполняемого кода по его размеру и скорости вы­полнения, но можно использовать средства отладки. После завершения отладки можно создать ра­бочий проект Release, оптимизированный по размеру, скорости выполнения ис­полняемого файла, типу процессора.

Существует целый ряд систем программирования, позволяющих создавать, отлаживать и исполнять программы на Фортране. Здесь будут даны рекомендации по работе в двух системах: FPS –- Fortran PowerStation и VF– Visual Fortran.

Консоль-проект. Любая программа в среде программирования Fortran PowerStation (FPS) или Visual Fortran (VF) рассматривается как проект. Работа начинается с создания проекта. Могут быть созданы не­сколько типов проектов, однако на первых порах мы будем работать с кон­соль-проектом – однооконным проектом без графики.

Создание проекта начинается с запуска используемой для разработки программ оболочки – Microsoft Developer Studio (MDS). MDS включает в себя текстовый редактор, оптимизирующий компилятор, средства просмотра и сборки программ, отладчик и другие компоненты.

Вводится имя проекта (Project Name), задается расположение проекта на диске (Location) – OK. В результате будет создана директория (папка), имя которой совпада­ет с именем проекта. В этой папке будут размещены файлы проекта с расширением .mdp в среде FPS, либо .dsw в среде VF.

Для создания нового файла с текстом программы, нужно выполнить следующие цепочки команд:

File – New – Files – Fortran Free Format Source File – File Name – Location – OK в среде VF.

В результате на экране откроется окно встроенного текстового редактора. В нем следует набрать текст программы. После окончания набора, записать программу на диск: File – Save, выбрать на диске папку для записи файла, задать имя файла (например myp.f90), сохранить файл.

Теперь следует добавить созданный файл в проект. Это делается по командам:

Для удаления файла из открытого проекта (только из проекта!) достаточно выбрать этот файл в окне File View (слева от окна с текстом программы) и нажать Del.

На следующем этапе выполняется компиляция проекта: Build – Compile.

Если компилятор обнаружил ошибки, то сообщение о них появится в нижнем окне. Следует исправить ошибки и повторить компиляцию.

Далее создается выполняемый ЕХЕ-файл (сборка) по командам: Build – Build.

Исполнение полученной программы происходит путем запуска созданного ЕХЕ-файла: Build – Execute

Результаты работы программы получаются в рабочем окне. Для выхода из рабочего окна достаточно нажать любую клавишу, например Esc или Enter.

Компиляцию, сборку и запуск программы можно также выполнить, используя имеющиеся в среде кнопки: Compile, Build, GO.

Чтобы закрыть проект, следует выполнить команды : File - Close Workspace.

Сохраненный на диске проект открывается в результате выполнения цепочки команд: File – Open Workspace. Затем надо выбрать файл проекта с расширением .mdpв средеFPS, либо .dswв средеVFи отдать командуOpen.