Лекция 9

ПРОИЗВОДНЫЕ

ТИПЫ

Производные типы, зачем ?

! данные N частицreal x(N)real y(N)real z(N)logical status(N)real temperature(N)real pressure(N)integer color(N)

При сортировкеиспользуются

перестановки элементов.

Перестановка требует 3 операции присваивания.

tmp = x(12) x(12) = x(15) x(15) = tmp

Для перестановки двух частиц потребуется

записать 21(!) операции присваивания.

Производные типы, зачем ?Лучше объединить типы под одним "общим типом“.

type particle real x ! координаты real y real z logical status real temperature ! физические real pressure ! параметрыinteger color ! цветend type particle

type (particle) M(N), tmp... tmp = M(12) ! 3 присваивания M(12) = M(15) M(15) = tmp

поля

Оператор type

Объявляет новый тип данных,группируя под одним именем существующие типы.

type имя

типы данных

contains

процедуры привязанные к типу

end type имя

Операция " . " или " % ".

Доступ к полям

Задание начальных значений для каждого поля лучше с использованием конструктора.

program prog type NewType integer A real B character C logical D end type NewType

type (NewType) PS

PS.A = 35; PS.B = 3.14; PS.C = 'E'; PS.D = .FALSE. PS%A = 25; PS%B = 5.67; PS%C = 'Q'; PS%D = .TRUE.

end

Конструктор производного типа

program prog type NewType integer A real B character C logical D end type NewType

type (NewType) :: PS0 = NewType(1, 0.32, 'Z', .FALSE.) type (NewType) PS1 type (NewType), allocatable :: PS2

PS1 = NewType(5, 3.5, 'Q', .TRUE.)

allocate(PS2); PS2 = NewType(8, 1.2, 'F', .TRUE.) ! ИЛИ allocate(PS2, source = NewType(8, 1.2, 'F', .TRUE.)) write(*,*) PS2 ! вывод значений всех полейend

конструктор

Конструктор – функция с именем производного типа. Параметры функции - поля производного типа.

Иерархия типовtype person character(128) fio integer ageend type person

type firm type (person) people(1000) character(128) name integer moneyend type firm

type (firm) FM

FM.money = 100000 ! доступ к полямFM.name = 'Siberia'FM.people(1).fio = 'Ivanov S.K.'FM.people(1).age = 35

type PARENT ! родитель integer A real Bend type PARENT

type, extends (PARENT) :: CHILD ! потомок character Cend type CHILD

type (CHILD) pas1, pas2

pas1 = CHILD(PARENT(1,2.0),'A')pas2 = CHILD(1,2.0,'A')

Расширение типа, extends

Тип CHILD наследует поля типа PARENT

Оператор classClass объявляет полиморфную переменную.

Если полиморфная переменная не является формальным параметром процедуры, то

используются атрибуты allocatable или pointer.

class (имя производного типа), allocatable :: имя

type PARENT integer A real B end type PARENT type, extends (PARENT) :: CHILD ! наследуем тип PARENT character C end type CHILD type (CHILD), allocatable :: CL1 class (CHILD), allocatable :: CL2 allocate(CL1, source = CHILD(1,3.0,'Q')) allocate(CL2, source = CHILD(1,3.0,'Q'))

Переменная CL2 имеет больше возможностей.

Полиморфная переменная объявленная родительским типом может "принимать" все дочерние типы.

Оператор class

program prog type PARENT integer A real B end type PARENT

type, extends (PARENT) :: CHILD_A character C end type CHILD_A

type, extends (PARENT) :: CHILD_B logical D end type CHILD_B

type, extends (CHILD_A) :: CHILD_CHILD_A complex E end type CHILD_CHILD_A

Оператор classclass (PARENT), pointer :: PAR

type (PARENT), target :: P type (CHILD_A), target :: CA type (CHILD_B), target :: CB type (CHILD_CHILD_A), target :: CCA

PAR => P ! стал родителем PAR => CA ! теперь потомок А PAR => CB ! изменился на потомка B PAR => CCA ! теперь потомок потомка А

end

PARENT

CHILD_A

CHILD_B

CHILD_CHILD_A

Конструкция select typeКак определить какой тип имеет

полиморфная переменная ?

Select type позволяет выполнить блок операторов в зависимости от динамического типа полиморфной

переменной.

select type (переменная)

type is (имя типа)

class is (имя типа)

class default

end select

Оператор select type

Схема выполнения

Находится и выполняется блок type is

Если не найден type is, то находится и выполняется class is.

Если найдено соответствие нескольким блокам class is, то выбирается ближайший родитель.

Если не найден ни один блок выбирается class default.

Оператор select type... type (PARENT), target :: P type (CHILD_CHILD_A), target :: CCA PAR => CCA ! потомок потомка А

select type (PAR) class is (PARENT) write (*,*) "PARENT"

class is (CHILD_A) write(*,*) "CHILD" ! выбирается ближайший родитель

class default write(*,*) "default...." end select end

PARENTCHILD_A

CHILD_B

CHILD_CHILD_A

Оператор class(*)Неограниченно полиморфная переменная

принимает любые типы

type T1 integer index real val end type T1

type T2 logical status character symbol character(10) name end type T2

complex(16), target :: CMP type (T1), target :: PT1 type (T2), target :: PT2

class (*), pointer :: PAR ! неограниченно полиморфная

PAR => PT1 ! сейчас типа T1 PAR => PT2 ! теперь типа T2 PAR => CMP ! затем комплексный тип

procedure(proc), pointer :: p1 => null()

Процедурные указатели

type NewType integer a real b contains procedure proc1 procedure :: proc2 => other_prend type NewType ...

call A.proc1(a,b)

Procedure описывает процедурный указатель, позволяет добавлять процедуры в созданный тип.

Атрибуты pass и nopass

Используются для процедур привязанных к производному типу по имени.

pass позволяет получить доступ к переменной, посредством которой вызывалась процедура

(по умолчанию).

Вызывающая переменная записывается в процедуре, первым параметром и должна быть объявлена

оператором class.При вызове процедуры данный параметр опускается.

nopass отменяет доступ к вызывающей переменной.

Процедуры привязанные к типу

module algebra type, public :: vector real x1, y1, x2, y2

contains procedure, public, pass :: length procedure, nopass :: info end type vector CONTAINS

subroutine info() write(*,*) "I'am VECTOR" end subroutine info

integer function length(vc) ! атрибут pass class(vector) vc length = sqrt((vc.x1-vc.x2)**2 + (vc.y1-vc.y2)**2) end function lengthend module algebra

Процедуры привязанные к типу

program prog

use algebra

class (vector), allocatable :: VEC

allocate(VEC, source = vector(0.0,0.0,3.0,4.0))

call VEC.info()

write(*,*) VEC.length() ! формальный параметр отсутствует ! однако при описании объявлен

deallocate(VEC)

end

type NewType...contains final :: finishend type NewType

Завершающие процедуры

Оператор final объявляет процедуры (деструкторы), которые выполняются при удалении

ранее размещенных в памяти элементов

module MyModule... type NewType integer A real, private :: B integer C real, private :: D end type NewType...end module MyModule

Атрибут privateИспользуется для задания отдельных полей

производных типов в модулях. Доступ к приватной части происходит при помощи public-процедур.

module MyModule

type NewType integer A real, private :: B contains procedure :: SetParamB end type NewType

contains subroutine SetParamB(T,newvalue) class(NewType) T real newvalue if (newvalue < 0) then write(*,*) "Error in parameter B, must be >=0" T.B = 0 else T.B = newvalue end if end subroutineend module

Атрибут private (Пример)

program prog use MyModule class(NewType), allocatable :: nw allocate(nw) nw.A = 1000 !nw.B = 4.5 ! ошибка доступа call nw.SetParamB(4.5)

call nw.SetParamB(-9.4) ! некорректные данные

end

Атрибут private (Пример)

Перегрузка операцийНабросок модуля арифметики длинных чисел.

module long

type LongNumbe integer(1) val(length) ! цифры integer total ! количествоend type LongNumber

contains subroutine asgn(n,val) ! присваивание ! операторы end subroutine asgn function plus(n1,n2) ! операция сложение и другие ! операторы end function plus subroutine PrintLong(n) ! вывод числа ! операторы end subroutine PrintLongend module long

Набросок вызывающей программы

program prog use long type (LongNumber) a, b, c, d

call asgn(a,"2823892839283923837483485555555") call asgn(b,"92882746") call asgn(c,"2038493849300000")

!---- хотим найти выражение ! d = a*(b+c)+c*(a+b)+b d = plus(plus(umn(a,plus(b,c)),umn(c,plus(a,b))),b) ! очень громоздкая запись ! осложнение если будет много операций

call PrintLong(d)end

Перегрузка операций

Перегрузка операций

Перегрузка операции присваивания

interface assignment (=) module procedure asgn ! имя процедуры end interface

Перегрузка операции сложения, умножения и др.

interface operator (+) module procedure plus ! имя процедуры end interface

Замена имени процедуры на знак операции.

Перегрузка операций

Унарная операция - функция с одним входным параметром имеющего вид связи IN.

Двуместная операция - функция с двумя параметрами имеющими вид связи IN.

Нельзя изменять тип встроенной операции. (например '*' оформить как унарную).

Процедура, задающая '=' должна быть подпрограммой с двумя параметрами.

1-й вид связи OUT или INOUT (левая часть),2-й параметр IN (правая часть).

Задаваемые операции

Вводятся аналогично унарным и двуместным операциям.

Имя операции задаётся по общим правилам.

В выражениях операция ограничивается точками.

interface operator (.PLUS.) module procedure plus end interface

...

SUMMA = A.PLUS.B

Приоритет операций

унарная перегруженная или задаваемая операция

арифметические операции

символьная операция конкатенация

операции отношения

логические операции

задаваемая или перегруженная бинарная операция

Создать модуль для работы с длинными числами. Реализовать операции присваивания, сложения и

вывода длинных целых чисел.

* З а д а н и е *