A Fortran programozási nyelv

Bevezetés

Történet

A FORTRAN nyelv az első ún. magasszintű programozási nyelv, melyet elsősorban matematikai számítások (mérnöki és tudományos alkalmazások) fejlesztésének megkönnyítésére hoztak létre. A FORTRAN név mozaikszó: The IBM Mathematical Formula Translating System. A nyelv újabb verzióinak neve Fortran. (Ez arra utal, hogy eredetileg a kulcsszavakat és az azonosítókat csak csupa nagybetűvel lehetett írni, míg az újabb verziókban ez már nem kötelező.)

A FORTRAN az első magasszintű programozási nyelv, az assembly alternatívájaként fejlesztették. Mikor 1953-ban John W. Backus (neve ismerős lehet a BNF rövidítésből) javaslatot tett rá az IBM-nél, hogy az IBM 704 számítógépet könnyebb legyen programozni, eleinte kétkedve fogadták, nem tudták elképzelni, hogyan lehet egy magas szintű programozási nyelv hatékony, hiszen az assemblynél biztosan kevesebb szabadságot ad az optimalizálásra. Végül mégis szabad utat kapott, és a kilenc fős csapatátval (Richard Goldberg, Sheldon F. Best, Harlan Herrick, Peter Sheridan, Roy Nutt, Robert Nelson, Irving Ziller, Lois Haibt és David Sayre) 1954-ben kiadták a FORTRAN specifikációjának első vázlatát. Az első kézikönyv 1956-ra készült el, majd 1957 áprilisában bemutatták a világ első magas szintű programnyelvéhez készült fordítóprogramot. Ez a fordító a mai fordítók összes fontos tulajdonságával bírt, még optimalizáló is volt benne, hiszen az elsődleges szempont a teljesítmény volt (senki nem akart volna az új szemléletű nyelvre váltani, ha az észrevehetően lassabb az assembly-nél).

A nyelv bemutatását követően rengeteg támogatót szerzett (1960-ban már 5 IBM számítógépre, 1963-ban már összesen 40 fajta (nem csak IBM) gépre létezett FORTRAN fordító), és megalapozta a későbbi magasszintű programozási nyelvek sikerét is. Ezt a teljesítménye mellett annak is köszönheti, hogy az eredeti architektúráján átlagosan 9 FORTRAN utasításból 10 assembly fordult, később azonban egy programot már általában 20-szor kevesebb utasítással lehetett FORTRAN-ban leírni, mint assembly-ben. Érdemei elévülhetetlenek, a legrégebbi ma is használt nyelv, nemcsak létező Fortran programokat használnak, hanem újakat fejlesztenek, sőt, a Fortran nyelv specifikációját is folyamatosan bővítik a kor igényeinek megfelelően.

Bemutatását követően nemsokára megjelent a frissített verziója, a FORTRAN II (1958). Ugyanebben az évben készítették el a FORTRAN III-at, ami beágyazott assembly kódokat is kezelt, ezt a verziót azonban sosem adták ki. 1961-ben kezdték fejleszteni az 1962-ben bemutatott FORTRAN IV-et, ami hatalmas lépés volt a kód hordozhatósága felé (az assembly kód egyáltalán nem hordozható), mivel a gépspecifikus I/O utasításokat általánosították benne. Erre a verzióra épül a nyelv első ANSI szabvány verziója, a FORTRAN 66. Mivel a szabványosítás ellenére a különböző fordítók egyre több extra szolgáltatást nyújtottak, 1969-ben elkezdték a szabványt felülvizsgálni, a munkát azonban csak 8 évvel később fejezték be, így készült el a FORTRAN 77, amihez ma is elérhető GNU fordító. Sajnos az ANSI ekkor még nem alkalmazta a szabvány bizonyos részeinek elavulttá minősítését, az egyetlen lehetőség a korábbi funkciók felülvizsgálatára a törlés volt, ami korábban szabványos programokat tett használhatatlanná. A Fortran 90-nek nevezett verzió 1991-ben ISO, 1992-ben ANSI szabvány lett, míg a Fortan 95 nevű frissítés a High Performance Fortran (nagy teljesítményű Fortran) kiterjesztésekkel hívta fel magára a figyelmet, ami nagyteljesítményű, párhuzamos programok írását tette lehetővé. Az utolsó elfogadott szabvány (2010 szeptembere óta) a Fortran 2008 (azelőtt a Fortran 2003 volt érvényben).

A folyamatos fejlesztést a számítástechnika fejlődése mellett a folyamatos használat indokolja, mivel a nyelvet numerikus számítások kezelésére hozták létre, fő felhasználási területei kezdetben a mérnöki alkalmazások voltak, míg ma fizikai és kémiai folyamatok modellezésére használják, és az időjárás-jelentés Magyarországon is Fortran programmal készül.

Mérföldkövek a Fortran életében

A FORTRAN 77 szabványban megjelent a rekurzió, a pointerek, egyre nagyobb pontosságú komplex és valós típusok, több VAX és VMS FORTRAN 5.0 kiterjesztés, úgy mint: NAMELIST, DO WHILE, adatszerkezetek, rekordok, unió, map, változó formátumok. A többprocesszoros FORTRAN tartalmaz automatikus és explicit párhuzamosítást. A nyelvet numerikus módszerek leírására, tudományos számítások elvégzésére hozták létre, ezért volt a FORTRAN az elsők között a párhuzamosság támogatásában.

Mi rossz a FORTRAN 77-ben?

Újdonságok a FORTRAN 90-ben

További előnyök

Summa

Mind a mai napig a Fortran az egyik legelterjedtebb programozási nyelv a mérnöki (és egyéb magas szintű matematikai) számítások elvégzéséhez. Ezért alapvető, hogy a jövő és a jelen mérnökei (és természettudósai) is tisztában legyenek e program használatával. Időről időre elhangzik: hamarosan a Fortran úgyis kiszorul, kikopik a használatból, de ez a jóslat eddig még sosem vált be. Jelenleg a Fortran a legrégebb óta használatban lévő programozási nyelv. Fontos előnye a Fortrannak, hogy két követelményrendszernek (ANSI-nak és az ISO-nak) is eleget tesz. Tehát, ha például a programunkat ANSI Fortran 77-ben írtuk és csak a standard alapverziót vettük igénybe, programunkat bármilyen Fortran 77 fordítóval rendelkező gépen le tudjuk majd futtatni, azaz a Fortran programok szabadon mozgathatók a különféle gépek és platformok között.