Prognyelvek portál

Bevezető

A Fortran nyelv az 1957 óta létező és ma is aktívan létezik. Természetes, hogy az idő során, számos fő verzió, mint pl. a II, III, IV, 66, 77, 95, 2003, 2008 kialakult. De ezen fő irányvonaltól elszakadva számos más változat, módosítás, továbbgondolás, egyszerűsítés, más architektúrára való átírás is ugyanúgy napvilágot látott. Jelen írás célja a Fortran ezen fejlesztési ágai közül pár változat, megemlítése, rövid bemutatása.

Hordozhatóság és kompatibilitás

A korai időkben, főleg amíg nem voltak a programozási nyelvek, így a Fortran sem, kellően szabványosítva, nem voltak kellően általános dokumentációk, minden architektúra, minden gyártó külön, sajátos értelmezésben készítette el a saját fordítóját.

Ez egyrészt probléma volt, mert különböző gépeken nem lehetett ugyanazt a programot futtatni, mert egyrészt nem feltétlenül fordult le. Másrészt a Fortran matematikai mivoltából adódóan különösen fontos volt a lebegőpontos számítások azonos kezelése, és hogy a program lehetőleg azonos eredményt adjon.

Ezért láthatunk számos különböző Fortran változatot, amely apró, de bosszantó különbségek mellett a készítőjében különbözik.

Fortran 5

Leginkább a 66-os változathoz hasonlít leginkább, a Data General Corporation adta ki a Nova, Eclipse és MC számítógépekhez. Fő célja a miniszámítógépekhez való adaptációja a nyelvnek.

Fortran V

A Fortran IV-en alapul, a Control Data Corporation adta ki 1968-ban a saját CDC 6600-as mainframe géphez.

Fortran 6

Vagy másnéven Visual Fortran 2001-ben készült a Compaq és a Microsoft együttműködésében, amely a Visual Studio 5-ös változatát használta.

FOR TRANSIT

Az IMB 650-es gépeihez készült 1957-59 között, célja a Fortran egy egyszerűbb változatának a létrehozása volt. Mivel a FOR TRANSIT alkotói úgy vélték, hogy a Fortran egy sokkal összetettebb és nagyobb architektúrára lett tervezve, így csak a leglényegesebb és gyakori utasításokat tartották meg, és hoztak létre egy csökkentett tartalmú nyelvet, korlátozásokkal.

Tömörség, olvashatóság, funkcionalitás

A másik fő szempont, amelyben az alternatívák készültek, főként egy-egy preprocesszorral (előfeldolgozóval) vagy makrókkal dolgozó megoldásként ahol ugyanazt a kódot rövidebben, érthetőbben lehet leírni, esetleg olyan funkciókat vezet be, amelyek így egyszerűen, de magában a Fortranban nehézkesen írhatóak le.

Ilyen preprocesszorok többek között a FLECS, iftran, Sftran, S-Fortran, LRLTRAN nyelvek, amelyekről kevés leírás maradt online elérhetően fent, illetve a következő nyelvek, részletesebb információkkal, példákkal.

MORTRAN

A MORe fORTRAN szavak összerántásából született meg ez a név, a nyelvet makró feldolgozók segítségével hozza létre a Fortran kódot. Természetesen, mint más hasonló nyelvnél, a Mortran sem végez teljes ellenőrzést a forráskódon.

Célja leginkább a forráskód egyszerűbbé, olvashatóbbá tétele. Többek között a következő egyszerűsítéseket és megkötéseket alkalmazza:

Az utasításokat pontosvesszővel kell lezárni.
Egy sorban tetszőleges utasítás lehet és az utasítások pozíciója is tetszőleges.
Megjegyzést bárhol (kivéve string literál közben) felső idézőjelek között lehet tenni.
Címkéket a :címke: literállal adhatunk meg, itt már lehetnek karakterek is a címkében.
Az OUTPUT kulcsszó lényegesen leegyszerűsíti a kiírást, amely természetesen később a WRITE-FORMAT párosként kerül majd fordításra.
Feltételekben szintén használható [] szintúgy, illetve egyszerűebben írhatóak a logikai feltételek, pl. használhatóak az összehasonlító operátorok (pl. = ) és a logikai operátorok (pl. &, | ) is. De fontos, hogy a kettő nem keverhető! (Tehát vagy a régi módon (lásd .EQ., .AND.) kell írni egy feltételt végig, vagy csak az új változattal!)

IF (A=1) [B=2;] ELSEIF (A=2) [B=4;] ELSE (A=3) [B=5;]
A DO utasítás ciklusmagja a következőképpen egyszerűsödik a [] blokk zárójelek bevezetésével:

DO I=1,10 [ K=I*2; OUTPUT K; ]
A ciklusok nem csak DO-k lehetnek, a Mortran bevezeti az alábbi új változatokat is:
- WHILE e […] - hagyományos elöltesztelő ciklus (bennmarad, ha e igaz)
- LOOP […] WHILE e – hátultesztelő ciklus (bennmarad, ha e igaz)
- UNTIL e […] - elöltesztelő ciklus (bennmarad, ha e hamis)
- LOOP […] UNTIL e – hátultesztelő ciklus (bennmarad, ha e hamis)
- WHILE e […] UNTIL f – elöl és hátultesztelő ciklus kombinálciója
- LOOP […] - végtelen ciklus, feltétel nélkül
- LOOP […] REPEAT – hasonlóan végtelen ciklus
- FOR i=f TO t BY s […] - számláló ciklus, ahol a ciklusváltozó f-től, t-ig számol s-nyi lépésközzel
Többszörös értékadás lehetséges, azaz több elemnek ugyanazt az értéket is adhatjuk:

/A(1),A(3),B/ = C/2;
Ez ekvivalens a következővel:

A(1) = C/2; A(3) = C/2; B = C/2;
De meg kell hogy jegyezzük, hogy ez a szintaktikus cukorka csak abban az esetben működik helyesen, amennyiben a fentiek közül egyik változó sem aliasa a C-nek.

Ratfor 77 és Ratfor 90

A RATional FORtran szavak kezdetéből, először a 77-es változatot egészítette ki modern vezérlőszerkezetekkel, ami a címkék és ugróutasítások csökkentésével egy átláthatóbb kódot eredményezett. A Ratfor egy preprocesszor, ami Fortran kódot állít elő.

A Ratfor különlegessége abban rejlik, hogy C-stílusú kifejezéseket lehet használni Fortran kódok írása közben és ezzel egy 25-30%-kal rövidebben fogalmazható meg a kód, emellett olvashatóbb is.

A blokkokat a { és } karakterek jelzik, de a ;-t C-vel ellentétben nem kötelező kitenni a sorvégén.

Használhatóak a C-ből jól ismert vezérlőszerkezetek,

elágazásként az if() {} else {} (ezek egymásba ágyazhatóak),
ciklusként a while() {}, repeat {} until() és a for(;;) szerkezetek,
a ciklusból kiugróutasításként a break, és a következő iterációra ugró next utasítások
az összehasonlításoknál a <, >, <=, >=, != operátorok, és a logikai operátorok is: &&, ||
a megjegyzéseket a #-kal lehet jelezni a sorvégéig, és ha folytatni szeretnénk egy utasítást a következő sorban, akkor az _ vagy a & jelekkel jelezhetjük ezt a sor végén.
A Ratfor 90-ben már a -= és a += műveleteket is használhatjuk.

Ezekkel a lehetőségekkel gyakorlatilag C-szerű kinézetet adhatunk Fortran programunknak, ahogy a mellékelt példa is mutatja:

if(a > b){ c = a } else { c = b }

Ez a Ratfor program az alábbi Fortran programra preprocesszálódik:

IF(.NOT.(A.GT.B))GOTO 1 C = A GOTO 2 1 CONTINUE C = B 2 CONTINUE

Ratfiv

A Ratfor továbbfejlesztése, a neve egy egyszerű szójátékból ered: Ratfor → Ratfour → Ratfive → Ratfiv.

SIMSCRIPT

Egy általános célú szimulációs nyelv, amely 1963-ban Fortran preprocesszorként látta meg a világot. Arra tervezték, hogy nagy diszkrét eseményszimulációs feladatokat lehessen vele megoldani, a nyelv hatással volt a későbbi Simula nyelvre.

CoCo

A COnditional Compilation szavak kezdetéből, a CoCo preprocesszálást biztosít a Fortran Szabvány részeként (3. részben). Hasonlóan más nyelvek előfeldolgozóihoz a CoCo biztosítja

más Fortran fájlok beimportálását szövegszerűen.

?? INCLUDE almafa.f
Lehetőséget ad változók deklarálására és értékadására, ( a PARAMETER-t amennyiben kiírjuk, úgy a változó konstansként viselkedik, az értékét nem változtathatja meg.)

?? INTEGER [, PARAMETER] :: valtozo = kifejezes ?? LOGICAL [, PARAMETER] :: valtozo = kifejezes
Később a változónak így adhatunk értéket:

?? valtozo = kifejezes
Tudunk feltételeket szabni, hogy adott programsor bekerüljön-e a végleges kódba.

?? IF ( expression ) THEN ?? ELSE IF ( expression) THEN ?? ELSE ?? END IF
Valamint üzeneteket adhatunk, amit logfájlba vagy az stderr-re ír ki a preprocesszor.

?? MESSAGE [”Uzenet” [, ”Uzenet”] … ]

A Fortran forrásban, ahogy a példában látszik a CoConak fontos sorok a ?? karakterekkel kezdődnek, minden más sor az eredeti Fortran forráskódhoz tartozik. Ha megjegyzést szeretnénk írni, az a ??! kezdetű sorokban tehetjük meg.

F

A Fortran 90/95 részhalmaza, az eredeti Fortrannál valamivel szigorúbb. Tanítási céllal hozták létre, hogy F-ül könnyebben és gyorsabban el lehet sajátítani az alapokat, mint eredeti társában. Elviekben egy F program mindig le kell forduljon egy Fortran fordítóval, a fellelhető cikkek szerint a gyakorlatban sajnos ez nincs mindig így. Létezik természetesen F fordító is, így ez a probléma megkerülhető.

Pár fontosabb szigorítás:

A program nevét a program végén kötelező újra kiírni, nem elég az end kulcsszó önmagában.
Nincs double precision, helyette a real típust kell használni. Változódeklarálásnál a két kettőspontot kötelező kitenni.
Nincs implicit típus sem, kötelező kiírni.
A beolvasás, kiírás egyszerűbb, pl.: write(unit = *, fmt = '(F10.3)') a
Eljáráshívásnál az üreszárójelet is kötelező kitenni.

Fortran for .NET

A Lahey és a Fujitsu cégek elkészítették a Fortran nyelv használható változatát a Microsoft .NET keretrendszeréhez. Lehetőség nyílik bármely .NET kompatibilis nyelvvel való közös könyvtárak használatára, valamint létre lehet hozni mind Windows Forms, ASP.NET, ADO.NET alkalmazásokat, és sok mást segítségével.

A Fortran for .NET nem közvetlenül végrehajtható kódot állít elő, hanem úgynevezett köztes kódot, MSIL-t (ez a Microsoft Intermediate Language) és ez a kód bármely olyan gépen futtatható, ahol a CLR (Common Language Runtime) rendelkezésre áll a .NET keretrendszer keretei között. (Ez XP óta a legtöbb Windowsos gépen automatikusan megtalálható, Linuxon és Mac-en létezik hozzá a Mono .NET keretrendszer, mint alternatíva).

Mivel itt menedzselt alkalmazás és kód jön létre, ezzel bizonyos mennyiségű biztonsági előírás is jár, így a Fortran pár sajátosságát, mint a COMMON-t és az EQUIVALENCE-t csak adott korlátok között használhatjuk.

A 2003-as Visual Studioba integrálható a Fortran for .NET, ezáltal kihasználhatjuk a Studio által nyújtott előnyöket, mint a szintaxiskiemelés, a projektkezelés és a .NET által megvalósított egységes hibakezelés, és hibakeresés.

Összefoglalás

Láthatjuk, hogy a Fortran nyelv fája ezerfelé ágazik, remélem az írás kellő betekintést nyújt abba, hogy ebből pár példát kiragadjak, és felkeltsem ezzel az olvasó érdeklődését a témában további kutatásra, ismeretszerzésre.

A Fortran programozási nyelv

A Fortran továbbfejlesztései, speciális változatai