Ten artykuł trzeba dopracować zgodnie z zaleceniami edycyjnymi: poprawić styl – powinien posiadać encyklopedyczną formę. Po wyeliminowaniu niedoskonałości prosimy usunąć szablon {{Dopracować}} z kodu tego artykułu.

Fortran albo FORTRAN (do wersji 66 włącznie; od ang. FORmula TRANslator) – język programowania zbudowany w latach 50. oraz nadal będący w użyciu. Był to niegdyś język proceduralny, aktualnie dopuszcza także korzystanie ze struktur (Fortran 90/95), a jego podstawowym zastosowaniem są obliczenia naukowo-inżynierskie (w szczególności obliczenia numeryczne).

Specyfika

Z pierwszych wersji języka pochodzi zasada braku rozróżniania małych oraz wielkich liter w słowach kluczowych języka oraz używanych zmiennych, a także bogate zasady tworzenia formatów zapisywanych oraz drukowanych danych.

Fortran dysponuje wielką liczbą bibliotek, które pozwalają rozwiązać praktycznie każde zadanie numeryczne. Najważniejsze przyczyny, z powodu których Fortran jest wykorzystywany oraz rozwijany do dziś, to szybkość obliczeń oraz wysoka wydajność kodu generowanego przez kompilatory Fortranu, wynikająca m.in. z jego długiej obecności na rynku programistycznym, znakomita skalowalność oraz przenośność oprogramowania (pomiędzy różnymi platformami sprzętowymi oraz systemami operacyjnymi), a także dostępność bibliotek dla programowania wieloprocesorowego oraz równoległego. Obliczenia aerodynamiczne, wytrzymałościowe oraz cieplne aktualnie wielokrotnie prowadzone są z użyciem tego języka.

Do niedawna te zalety były okupione brakiem dobrych metod wizualizacji czy niskopoziomowej komunikacji z systemem operacyjnym, albowiem te zagadnienia są pominięte w kolejnych standardach języka (aż do Fortranu 95 włącznie). Aktualnie producenci kompilatorów (zwłaszcza niezależni), wzbogacają je o możliwość stosowania grafiki celem umożliwienia wizualizacji wyników obliczeń (wykresy, wizualizacja tablic wielowymiarowych) poprzez dostarczanie odpowiednich bibliotek.

Karta perforowana z podziałem na pola dla Fortranu IV.

Historia oraz standardy

Pierwszy kompilator Fortranu stworzył zespół Johna Backusa, który w latach 1954-1957 pracował dla IBM. Kompilator ten był pierwszym w historii kompilatorem języka wysokiego poziomu. Został starannie zoptymalizowany, albowiem autorzy obawiali się, że nikt nie będzie go używał, jeśli szybkość programów nie będzie porównywalna z szybkością programów napisanych w asemblerze.

Pierwsza standaryzacja nastąpiła w 1960 roku, kiedy opisano pierwszy standard języka znany jako Fortran IV. Kolejnym standardem był Fortran 66. Standard ten był zbyt ubogi oraz implementacje musiały zawierać wiele rozszerzeń. W latach siedemdziesiątych American National Standard Institute (ANSI) opracowała kolejny standard nazwany Fortran 77, który w roku 1980 stał się standardem międzynarodowym. Jego struktura przystosowana jest do używanych wówczas powszechnie kart perforowanych, ale zawierała elementy programowania strukturalnego. W Polsce bardzo popularna była odmiana Fortranu na maszyny ICL/Odra (FORTRAN 1900; kompilator taśmowy #XFAM oraz dyskowe #XFAT oraz #XFAE z konsolidatorem #XPCK), a także Watfor 77, Lahey 77 oraz MS Fortran na PC czy Fortran 80 dla 8-bitowych komputerów z systemem CP/M-80. W praktyce przeważajaca ilość tych kompilatorów miała wiele rozszerzeń, które dopiero po latach weszły do kolejnego standardu (struktury rekordowe, alokowalne tablice, więcej instrukcji pozwalających na programowanie strukturalne itp.). Następcą Fortranu 77 stał się Fortran 90. Standard ma całkowicie zmienioną składnie dostosowaną do współczesnych języków programowania, przykładowo Fortran 90 nie wymusza już na użytkowniku stosowania etykiet oraz instrukcji skoku. Kolejnym standardem jest Fortran 95, zmiany w stosunku do poprzedniej wersji są niewielkie. Pomimo wprowadzenia nowych standardów, Fortran 77 jest nadal w użyciu (głównie przez starszych programistów przyzwyczajonych do tej wersji), co uwzględniają producenci praktycznie wszystkich kompilatorów – dla przykładu kompilator Compaq Visual Fortran (wcześniej Digital Visual Fortran) kompiluje programy napisane w standardach 66/77/90/95. Najnowszy standard języka nosi nazwę Fortran 2003.

Podstawy

Operatory logiczne

Operatory działań na liczbach

Operatory arytmetyczne

Przykłady

Najkrótszy program:

       END

Hello world, kod dla F77:

PROGRAM HELLO
  WRITE (*,*) 'hello, world'
END

Deklaracje zmiennych oraz Implicit none

Standard nie wymusza stosowania deklaracji zmiennych, wówczas niezadeklarowane zmienne o nazwach rozpoczynających się od liter A-H oraz O-Z (nie są rozróżniane małe oraz duże litery) posiadają typ real (rzeczywisty, zmiennoprzecinkowy o precyzji zależnej od implementacji oraz opcji) a zmienne rozpoczynające się od I-N są typu integer (liczby całkowite o zakresie zależnym od implementacji oraz opcji); jest to równoważne deklaracjom "implicit real (A-H,O-Z)" oraz "implicit integer (I-N)".

Dyrektywa kompilatora implicit none zastosowana na początku programu zapobiega wykorzystaniu niezadeklarowanych zmiennych. Przykładowy poprawny kod programu liczącego sumę dwóch liczb rzeczywistych (podwójnej precyzji - real(8)), w języku F95:

IMPLICIT NONE
REAL(8) :: a,b
READ *,a,b
PRINT *,'wynik',a+b
END

w przypadku kodu:

IMPLICIT NONE
REAL(8) :: a
READ *,a,b
PRINT *,'wynik',a+b
END

kompilator wyświetla błąd o niezadeklarowaniu zmiennej 'b' wykorzystywanej w programie.

Fakt domyślnej deklaracji zmiennych niejednokrotnie powodował kłopoty programistów, nie mogących odnaleźć źródła nieoczekiwanych kaprysów pozornie poprawnych programów. Np. nagłówek pętli wykonywanej stokrotnie dla zmiennej I mógłby wyglądać następująco:

DO 100 I=1,100

Omyłkowe umieszczenie kropki zamiast przecinka nie czyni tej instrukcji niepoprawną:

DO 100 I=1.100

Kompilator uzna ten zapis nie za otwarcie pętli, a za domyślną deklarację zmiennej DO100I typu rzeczywistego (nazwa zaczyna się bowiem od litery D) oraz przypisze jej wartość 1.1, co w oczywisty sposób zmieni zamierzony przepływ sterowania.

Kompilatory

  Sprawdź też: kompilator.

Kompilatory języka Fortran 90/95

• GNU Fortran 95 - wolny, jeden z podprojektów GCC
• G95 Project (Linux) - darmowy
• Edi (Windows) - darmowy pakiet programistyczny dla Windows, pod warunkiem zarejestrowania
• VAST/f90 (Linux) - darmowy kompilator dla użytkowników indywidualnych (a właściwie translator F77 do F90)
• Intel Fortran Compiler (Linux, Windows) - w wersji pod Linuksa darmowy dla niekomercyjnych zastosowań
• Absoft Pro Fortran (Linux, Windows, Mac OS, PowerPC) - płatny
• Compaq Visual Fortran (Windows, Linux/Unix/OpenVMS Alpha, OpenVMS VAX) - płatny, ale już nie produkowany (następcą jest Fortran rozwijany przez firmę Intel)
• Lahey/Fujitsu Fortran (Windows, Linux, SPARC Solaris) - komercyjny
• NAGWare f95 (Linux, Mac OS, SPARC Solaris, IRIX, SunOS, OSF/1, PA-RISC) - komercyjny
• NA Software FortranPlus (Linux, Windows) - płatny
• Portland Group PGHPF Workstation (Linux, Windows) - płatny
• Salford FTN95 (Windows) - darmowy do zastosowań niekomercyjnych (od roku 2005)
• Open64 [1] - darmowy

Kompilatory języka Fortran 77

• Salford FTN77 (Windows) - darmowy
• Open Watcom (Windows, OS/2) - open source
• g77 (GNU fortran 77) - wolny

Sprawdź też

Sprawdź publikację na Wikibooks:
Fortran

Sprawdź hasło Fortran w Wikisłowniku

• SAKO - "Polski Fortran"
• Photran - środowisko programistyczne

Linki zewnętrzne

• Komitet techniczny J3 standaryzujący Fortrana
• Kurs języka FORTRAN

Bibliografia

• Ryszard K. Kott, Krzysztof Walczak. Programowanie w języku Fortran 77, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1991, ISBN 83-204-1362-1
• Janna Jonkisz, Jan Makuch, Stanisław Starzak, Programowanie w językach Algol 60 oraz Fortran 1900, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1982, Skrypty dla szkół wyższych, Politechnika Łódzka, Ośrodek Elektronicznej Techniki Obliczeniowej