Fortran 简明教程

Fortran - Numeric Precision

我们已经讨论过，在较早版本的 Fortran 中，存在两种 real 类型：默认实数类型和 double precision 类型。

然而，Fortran 90/95 通过 kind 规范提供了对实数和整数数据类型精度的更高控制。

The Kind Attribute

不同种类的数字在计算机内部的存储方式不同。 kind 特性允许你指定数字在内部的存储方式。例如，

real, kind = 2 :: a, b, c
real, kind = 4 :: e, f, g
integer, kind = 2 :: i, j, k
integer, kind = 3 :: l, m, n

在以上声明中，实变量 e、f 和 g 比实变量 a、b 和 c 具有更高的精度。整数变量 l、m 和 n 可以存储比整数变量 i、j 和 k 更大的值，并且具有更多的存储位数。但具体情况取决于机器。

Example

program kindSpecifier
implicit none

   real(kind = 4) :: a, b, c
   real(kind = 8) :: e, f, g
   integer(kind = 2) :: i, j, k
   integer(kind = 4) :: l, m, n
   integer :: kind_a, kind_i, kind_e, kind_l

   kind_a = kind(a)
   kind_i = kind(i)
   kind_e = kind(e)
   kind_l = kind(l)

   print *,'default kind for real is', kind_a
   print *,'default kind for int is', kind_i
   print *,'extended kind for real is', kind_e
   print *,'default kind for int is', kind_l

end program kindSpecifier

当您编译并执行以上程序时，将生成以下结果——

default kind for real is 4
default kind for int is 2
extended kind for real is 8
default kind for int is 4

Inquiring the Size of Variables

有一些固有函数允许你询问数字的大小。

例如， bit_size(i) 固有函数指定用于存储的位数。对于实数， precision(x) 固有函数返回精度的小数位数，而 range(x) 固有函数返回指数范围的小数部分。

Example

program getSize
implicit none

   real (kind = 4) :: a
   real (kind = 8) :: b
   integer (kind = 2) :: i
   integer (kind = 4) :: j

   print *,'precision of real(4) =', precision(a)
   print *,'precision of real(8) =', precision(b)

   print *,'range of real(4) =', range(a)
   print *,'range of real(8) =', range(b)


   print *,'maximum exponent of real(4) =' , maxexponent(a)
   print *,'maximum exponent of real(8) =' , maxexponent(b)

   print *,'minimum exponent of real(4) =' , minexponent(a)
   print *,'minimum exponent of real(8) =' , minexponent(b)

   print *,'bits in integer(2) =' , bit_size(i)
   print *,'bits in integer(4) =' , bit_size(j)

end program getSize

当您编译并执行以上程序时，将生成以下结果——

precision of real(4) = 6
precision of real(8) = 15
range of real(4) = 37
range of real(8) = 307
maximum exponent of real(4) = 128
maximum exponent of real(8) = 1024
minimum exponent of real(4) = -125
minimum exponent of real(8) = -1021
bits in integer(2) = 16
bits in integer(4) = 32

Obtaining the Kind Value

Fortran 提供了另外两个固有函数，以获取整数和实数所需精度的类型值−

  1. selected_int_kind (r)

  2. selected_real_kind ([p, r])

selected_real_kind 函数返回一个整数，对于给定的十进制精度 p 和十进制指数范围 r，该整数是类型参数值。十进制精度是有意义位数，十进制指数范围指定最小的可表示数字和最大的可表示数字。因此，范围为 10-r 到 10+r。

例如，selected_real_kind (p = 10, r = 99) 返回以精度为 10 个小数位、范围至少为 10-99 至 10+99 所需的类型值。

Example

program getKind
implicit none

   integer:: i
   i = selected_real_kind (p = 10, r = 99)
   print *,'selected_real_kind (p = 10, r = 99)', i

end program getKind

当您编译并执行以上程序时，将生成以下结果——

selected_real_kind (p = 10, r = 99) 8