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新语法系列 之 interface 功能详解
2014-04-22 15:51:51 来源：Fcode研讨团队 评论：0 点击：
本文详细介绍了interface用作接口界面块、函数重载和操作符重载时的用法。
接口界面块：Interface 功能详解
说明：子程序可看做无返回值的函数，为了方便叙述，如未特别说明，文中将函数(function)和子程序(subroutine)统称为函数。
函数的接口信息用于告诉编译器应该如何正确调用该函数，它包括参数和返回值的数量、类型等信息。因此每个函数都必须具有相应的接口信息，缺省情况具有隐式声明，而使用interface则可显式声明函数的接口信息。
Interface 的主要功能：
1、明确外部函数(external procedure) 或虚函数(dummy procedure)的接口信息，包括：输入输出参数的类型和属性、返回值类型、函数属性；
2、定义通用过程名，即函数重载(overload)；
3、操作符(+,-,*,/,et al)和赋值符(=)重载。
下面将分别对以上三种功能进行说明。
1、接口界面块
内部函数(contains)、模块(module)中的函数，以及Fortran标准函数 (如：sind、abs等) 均自动包含显式接口，不需要也不能再次声明接口信息，因此上述情况不在讨论之中。我们建议将外部函数封装在module中使用。
外部函数缺省具有隐式接口，对一些常规函数，用户不必显示声明其接口信息，编译器也能正确识别。但当外部函数的形参具有ALLOCATABLE, ASYNCHRONOUS, OPTIONAL, POINTER, TARGET, VALUE, VOLATILE属性时，必须显示声明接口信息。下列情况之一也必须使用接口界面块：
● 外部函数返回值为指针、数组或可变长度字符串；
● 形参为数组片段；
● 参数个数不确定或包含可选参数；
● 改变参数传递顺序；
● 子程序中扩展了赋值号的使用范围。
接口界面块的使用较为简单，在接口界面块(interface-end interface)之间写入函数形参类型说明语句，即去掉所有可执行语句后的剩余部分。下面的例子给出了函数返回数组时以及具有可选参数时使用interface的例子：
program Fcode_cn
integer::i=0, j=1, k=2, m(2)
interface ! 接口块
subroutine sub1(i,j,k)
integer,optional::k
integer i,j
end subroutine
function func1(j,k)
integer j, k
integer func1(2)
end function
end interface
m = func1(j,k)
print*, m ! m=3,-1
call sub1(i,j,k)
print*, i ! i=3
call sub1(i,j)
print*, i ! i=1
pause
end
function func1(j,k)
integer j, k
integer func1(2)
func1(1) = j + k
func1(2) = j - k
end function
subroutine sub1(i,j,k)
integer,optional::k
integer i,j
if( present(k) ) then
i = j + k
else
i = j
end if
end subroutine
2、函数重载
某些情况下，我们需要对不同类型或不同数量的参数做相似或相同的操作，由于参数类型、数量不同，我们需要编写不同的函数来处理。比如求绝对值，如果参数是4字节整数，我们需要调用iabs函数；如果参数是4字节或8字节实数，我们需要分别调用abs或dabs函数。
由于需要记住多个功能相同或相近的函数，增加了我们使用这些函数的难度，同时也增加了出错的可能性，比如将实数传递给iabs函数。
上述函数的功能相同，只是参数类型或个数不同，那么可否使用同一个函数名来执行它们呢？当然可以，这就是函数重载。函数重载允许通过调用通用过程名来执行特定函数。当用户调用通用过程名时，编译器首先检查传入参数的类型和数量，再调用与之匹配(类型和数量相同)的特定函数来执行具体任务。
例如我们建立通用过程名abs来求绝对值，用户在任何情况都只需调用abs，编译器会自动选用合适的特定函数执行对应操作：当传入参数是4字节整数，就调用iabs函数；如果是8字节实数，则调用dabs函数。
下面用求绝对值的例子说明函数重载功能。为与Fortran内在函数abs区别开来，我们在函数名后添加“_f”。
module abs_module
implicit none
interface abs_f
module procedure abs_f, dabs_f, iabs_f
end interface
contains
function abs_f(x)
real(4) abs_f, x
if( x |