1. واحد های مختلف برنامه عباسپور
Program Units
واحد های مختلف برنامه عباسپور

2. واحد های مختلف برنامه عباسپور
مقدمه
در برنامه های بزرگ هر قسمت از برنامه با وظيفه مشخص را در واحد (بخش ) خاصی از برنامه قرار می دهند و هر موقع (حتی به صورت تکراری) نياز بود از آن استفاده می شود
هر برنامه متشکل از برنامه اصلی و برنامه های فرعی:
Subprogram
Subroutine
Internal
External
Module
واحد های مختلف برنامه عباسپور

3. واحد های مختلف برنامه عباسپور
جزئيات داخلی هر يک از برنامه های فرعی از ديگر برنامه های فرعی و خود برنامه اصلی مجزا بوده و لذا به راحتی می توان آنها را در هر برنامه ديگر به راحتی مورد استفاده قرار داد
برنامه اصلی و هريک از برنامه های فرعی می توانند ازطريق واسط (Interface) با يک برنامه فرعی ارتباط بر قرار کند
ولی ارتباط بين برنامه اصلی و فرعی يک طرفه است
بايد بين واسط ها سازگاری برقرار باشد
(Consistency of Interfaces)
واحد های مختلف برنامه عباسپور

4. واحد های مختلف برنامه عباسپور
انواع برنامه های فرعی
توابع آماده (Supplied Functions): در کتابخانه فرترن موجود بوده و برنامه نويس بدون اجازه دخل و تصرف فقط می تواند آنها را در برنامه خود
زير روالها (Procedure): اينها را برنامه نويس خود نوشته و می تواند در هر برنامه ای از آنها استفاده نموده و يا آنها را تغيير و يا اصلاح نمايد. شامل
Functions (توابع)
Subroutines
واحد های مختلف برنامه عباسپور

5. مزايای استفاده از برنامه های فرعی
واحد های فرعی را می توان مستقلاً نوشت و تست نمود
يک برنامه فرعی که برای يک کار خاص نوشته شده است قابل فهم تر است
استفاده مکرر در هر برنامه ديگر
وقتی برنامه به صورت مجموعه ای از زير برنامه ها نوشته می شود عملکرد کامپايلر بهتر می شود
واحد های مختلف برنامه عباسپور

6. واحد های مختلف برنامه عباسپور
انواع تابع در فرترن
تابع تک جمله ای: موقعی استفاده می شود که تابع را بتوان در يک عبارت يا دستور بيان نمود. اين تابع تنها يک خروجی دارد
تابع تک جمله ای بايد قبل از اولين دستور محاسباتی (يا اجرايی) آورده شود
فرم کلی:
Name (x1,x2,……..xn)=e
e: is a FORTRAN statement
اگر تابع در يک سطر جا نگيرد می توان ادامه آن را در سطر بعد (با علامت&) نوشت
نام تابع اگر اعلان نشود از قانون Implicit declaration پيروی خواهد شد
اگر نام تابع تک جمله ای انتخابی مشابه نام تابعی از کتابخانه فرترن باشد اولويت با تابع تک جمله ای خواهد بود
واحد های مختلف برنامه عباسپور

7. واحد های مختلف برنامه عباسپور
مثال تابع تک جمله ای
PROGRAM func1
REAL ::root
REAL:: a, b, c, x, z
REAL:: array (3)
Root (a, b, c)=(-b+ ( b**2- 4.0*a *c)**0.5)/(2.0*a)
X=Root (1, 5, 3)
Print*, x
………..
………
Z=Root (v, w, q)
X= Root (Array (1), Array(2), Array (3))
Print*, z, x
END PROGRAM func1
واحد های مختلف برنامه عباسپور

8. واحد های مختلف برنامه عباسپور
توابع چند جمله ای
اگر تابع دارای بيش از يک دستور باشد از اين نوع تابع استفاده می شود
تمام برنامه های فرعی (internal Procedure) شامل توابع چند جمله ای و سابروتين ها در داخل برنامه اصلی قرار می گيرند. به عبارتی هر برنامه ای فقط و فقط می تواند يک برنامه اصلی داشته باشد.
فرم کلی
PROGRAM [name]
[specification statements]
[executable statements]
...
[CONTAINS ]
internal procedures]
END [PROGRAM [name]]
تمام برنامه های فرعی (بجز توابع تک جمله ای ) پس از برنامه اصلی و پس از کلمه
CONTAINS می ايند
تقدم و تاخر در آوردن برنامه های فرعی وجود ندارد
واحد های مختلف برنامه عباسپور

9. واحد های مختلف برنامه عباسپور
هر برنامه فرعی خود دارای نام و کلمه END در پايان آن است
آوردن کلمه STOP در هر جای برنامه اصلی و برنامه های فرعی که اورده شود (به شرط رسيدن کنترل به آن) کل برنامه متوقف می گردد
STOP [Character string]
هنگامی که يک برنامه فرعی به صورت Function نوشته می شود خروجی آن فقط می تواند يک کميت (از هر نوع) باشد
خود يک برنامه فرعی می تواند برنامه های فرعی ديگر را فراخوانی کند
واحد های مختلف برنامه عباسپور

10. واحد های مختلف برنامه عباسپور
فرم کلی FUNCTION
FUNCTION name [(argument list)]
[specification statements]
[executable statements]
... ……
name= Fortran statement
RETURN
END FUNCTION name
در يک تابع حتماًً بايد Name يک بار در سمت چپ يک دستور قرار گيرد
پس از محاسبه مقدار تابع در اختيار برنامه ای قرار می گيرد که آن را فرا خوانده است
دستور RETURN کنترل را به نقطه ای بر می گرداند که احضار شده است
ليست آرگومان ممکن است تهی و يا شامل تعدادی متغير از هر نوع باشد
يک تابع برای اينکه در برنامه اصلی و يا در يک برنامه فرعی ديگر احضار شود با يد از اسم آن در دستورات مختلف استفاده شود (مانند توابع موجود در کتابخانه فرترن)
واحد های مختلف برنامه عباسپور

11. واحد های مختلف برنامه عباسپور
مثال: برنامه فرعی زير ريشه دوم هر عددی مثل a را به روش عددی نيوتن – رافسون با خطای نسبی 00001/0 از فرمول
Ri+1=1/2(Ri + a/Ri) استفاده می شود. در اين روش با استفاده از تکرار عمليات ابتدا R برابر a/2 در نظر گرفته شده و هربار مقدار جديد a از روی مقدار قبلی آن محاسبه می گردد
FUNCTION SQR (a)
R=a/2.0 Do
SQR=0.5* (R+ a/R)
IF (ABS (SQR**2 –a)/a )10, 5, (مثبت، صفر ، منفی)
R=SQR
END DO
RETURN
END
چنانچه اين تابع در پايين CONTAINS يک برنامه آورده شود آنگاه می توان به صورت زير مورد استفاده قرار گيرد
Variable name= SQR (variable or constant) دستور محاسباتی شامل
واحد های مختلف برنامه عباسپور

12. واحد های مختلف برنامه عباسپور
PROGRAM main مثال
REAL:: w(3,4)
OPEN (16, File="out put", STATUS = "unknown")
w=5.0
WRITE (16,1) totsum (w)
1 FORMAT (" The sum of All elements of w is:",F10.1)
CONTAINS
FUNCTION totsum (xx) نياز نيست اسم آرايه در برنامه اصلی و تابع يکسان باشد
REAL:: xx (3,4 ( !Dummy argument آرگومان تقلبی
totsum=0.0
loop1: Do I=1,3
loop2: DO J=1,4
totsum=totsum+ xx (I,J)
END DO loop2
END DO loop1
END FUNCTION totsum
END PROGRAM main
اين برنامه فرعی جمع مقادير المان های يک آرايه دو بعدی را مشخص می کند
واحد های مختلف برنامه عباسپور

13. واحد های مختلف برنامه عباسپور
مثال2
اگر Y بزرگترين مقداری باشد که برای هر مقدار x از روابط زير بدست می آيد
Y=cos x2 – cos x
Y=cos x3 – 0.5 cos x
برنامه ای بنويسيد که w را از رابطه w=(y+siny)0.5 برای مقادير x از 1 تا 100 حساب کند
واحد های مختلف برنامه عباسپور

14. واحد های مختلف برنامه عباسپور
PROGRAM Function2
REAL::y,x
OPEN (16, File="out put", STATUS = "unknown")
DO I=1,100
x=REAL (I)
y=BIG (x)
w=SQRT (ABS(y+SIN (y)))
WRITE (16,10) x,w
END DO
10 FORMAT (F5.0, 5x, E14.5)
CONTAINS
FUNCTION BIG (a)
REAL:: a, y1, y2
y1=COS (a*a)- COS (a)
y2= COS (a**3)-0.5* COS (a)
IF (y1-y2)7, 4, 4
4 BIG=y1
RETURN
7 BIG=y2
END FUNCTION BIG
END PROGRAM Function2
واحد های مختلف برنامه عباسپور

15. آرگومان های حقيقی و تقلبی Actual and Dummy arguments
برنامه های فرعی وظايف خود را بر اساس اطلاعاتی که در اختيار آنها قرار می گيرد انجام می دهند.
اين اطلاعات از طريق ليست ارگومانها که در جلوی اسم آنها قرار می گيرد مشخص می گردند
ليست آرگومانها متشکل از تعدادی متغيير و يا عبارت (ويا حتی نام يک تابع ديگر) است
متناظر با اين ليست ، ليست ارگومانها در دستور احضار نيز وجود دارد
آرگومانهای موجود در ليست دستور احضار را آرگومانهای حقيقی و آرگومانهای موجود در ليست برنامه فرعی را آرگومانهای تقلبی می نامند
واحد های مختلف برنامه عباسپور

16. واحد های مختلف برنامه عباسپور
آرگومانهای حقيقی و تقلبی بر اساس مکان انها در ليست آرگومانها با همديگر متناظر می باشند
يعنی اولين آرگومان در ليست حقيقی با اولين آرگومان در ليست تقلبی و الی آخر
به اين ترتيب هر بار برنامه فرعی توسط يک برنامه ديگر احضار می شود تابع براساس مقادير آرگومانهای احضار کننده اجرا خواهد شد.
بنابراين ليست آرگومانها در هر دو حالت بايد از همه نظر (نوع Data ، مرتبه و ابعاد آرايه) با همديگر مطابقت داشته باشند
پس از اجرای برنامه فرعی اطلاعات از ليست تقلبی به ليست حقيقی منتقل می گردد
واحد های مختلف برنامه عباسپور

17. مثال: استفاده از يک رشته در ارگومان برنامه فرعی
!Example of using array in argument
FUNCTION Amaximum (a, n)
REAL:: a(100)
Amaximum= a(1)
IF (n>0)THEN
DO I=2, n
IF (Amaximum – a (I))5, 10, 10
Amaximum= a (I)
CYCLE
END DO
END IF
RETURN
END FUNCTION Amaximum
اين برنامه فرعی (تابع) بزرگترين عنصر يک رشته يک بعدی را مشخص می کند
واحد های مختلف برنامه عباسپور

18. برنامه فرعی SUBROUTINE
همانطور که اشاره شد FUNCTION ها چه تک جمله ای و چه چند جمله ای باشند فقط قادر به محاسبه و انتقال يک کميت هستند که اين کميت می تواند به جای يک متغير قرار گيرد:
Results= name [(argument list)]
با استفاده از سابروتين می توان کميت های متعددی را از برنامه احضار کننده به برنامه فرعی (سابروتين) منتقل و کميت های متعدد ديگری را از برنامه فرعی به برنامه اصلی منتقل نمود
واحد های مختلف برنامه عباسپور

19. واحد های مختلف برنامه عباسپور
فرم کلی سابروتين
SUBROUTINE name (list of arguments)
RETURN
END
در برنامه فرعی FUNCTION بايد نام تابع يکباردر سمت چپ يک دستور گنجانيده شود در حاليکه در سابروتين نام فقط در اواين دستور ظاهر می گردد
آرگومانهای سابروتين همگی ساختگی (تقلبی) هستند و لذا انتقال دو طرفه کميت ها از طريق ليست آرگومانها صورت می گيرد
واحد های مختلف برنامه عباسپور

20. واحد های مختلف برنامه عباسپور
نحوه احضار يک سابروتين
از دستور CALL استفاده می شود:
PROGRAM call_test
REAL, DIMENSION(10) :: a, c
...
CALL swap ( a,c )  
………….
CONTAINS
SUBROUTINE swap ( a,b )
REAL, DIMENSION(10) :: a, b, temp
temp = a
a = b
b = temp
END SUBROUTINE swap
END PROGRAM call_test
واحد های مختلف برنامه عباسپور

21. مثال کاربرد Subroutine
در اين برنامه از يک سابروتين استفاده می شودکه در اين برنامه فرعی مشخص می شود آيا سه عدد وارد شده اضلاع مثلث هستند يا خير: اگر مثلث باشند محيط و مساحت مثلث را با پيام مناسب چاپ کند. اگر مثلث نباشند مساحت و محيط را برابر 1- قرار می دهد
روش عددی بکار رفته به صورت زير است:
در اين رابطه p نصف محيط است
واحد های مختلف برنامه عباسپور

22. واحد های مختلف برنامه عباسپور
READ (10,2) a, b, c
FORMAT (3f10.2)
CALL Triangle (a, b, ,c, s, p)
IF (s) 5, 10,10
WRITE (3,6) a, b, c
FORMAT (// 3f10.2/ 5x, “not a triangle”)
GO TO 1
WRITE (3,12) a, b, c, s, p
FORMAT (// 3f10.2/ 2x, “Area=“, f10.2, 5x, & “Circumference=“, f10.2)
STOP
CONTAINS
واحد های مختلف برنامه عباسپور

23. واحد های مختلف برنامه عباسپور
SUBROUTINE Triangle (a, b, c, Area, per)
Area= -1
Per= -1
IF (a –(b + c)) 1, 1, 5
IF (b – (a + c)) 2, 2, 5
IF (c – (a + b))3, 3, 5
Per = a + b + c
p=0.5 *per
Area= SQRT (p* (p-a) * (p- b) * (p* -c))
RETURN
END
واحد های مختلف برنامه عباسپور

24. واحد های مختلف برنامه عباسپور
مثال: برنامه ای بنويسيد که خواندن ؛ جمع کردن و چاپ عناصر يک آرايه (3,4) به صورت مجزا در يک سابروتين انجام گيرد
PROGRAM main
REAL, DIMENSION:: w (3,4)
CALL READER (w)
CALL PRINTER (w)
CALL ADDER (w, sum)
WRITE (*, 1) sum
1 FORMAT (// , “ The sum of all the elements & is:”, F7.2/)
CALL FINISH
CONTAINS
واحد های مختلف برنامه عباسپور

25. واحد های مختلف برنامه عباسپور
SUBROUTINE READER (z)
REAL, DIMENSION:: z (3,4)
WRITE (*,1)
1 FORMAT (“Please enter the 12 elements of the matrix”)
READ (*,*) z
RETURN
END SUBROUTINE READER
واحد های مختلف برنامه عباسپور

26. واحد های مختلف برنامه عباسپور
SUBROUTINE PRINTER (x)
REAL, DIMENSION:: x(3,4)
WRITE ( *,10)
10 FORMAT (// “The following matrix was read:”)
DO Irow=1,3
WRITE (*,3) (x ( Irow, Icol ) , Icol=1,4)
FORMAT (1x, 4f10.1)
END DO
RETURN
END SUBROUTINE PRINTER
واحد های مختلف برنامه عباسپور

27. واحد های مختلف برنامه عباسپور
SUBROUTINE ADDER (w, sum)
REAL, DIMENSION:: w(3,4)
Sum=0.0
DO Irow = 1, 3
DO Icol= 1,4
sum= sum + w (Irow, Icol)
END DO
RETURN
END SUBROUTINE ADDER
واحد های مختلف برنامه عباسپور

28. واحد های مختلف برنامه عباسپور
SUBROUTINE FINISH ! بدون آرگومان
WRITE (*,1)
FORMAT (1x, 60 “-”,/ 1x, 60 “-”)
RETURN
END SUBROUTINE FINISH
END PROGRAM main
خلاصه:
تعداد آرگومان در سابروتين ممکن است صفر، يک و يا بيشتر باشد
انتقال اطلاعات بين برنامه احضار کننده و احضار شونده از طريق آرگومانهای حقيقی و ساختگی سورت می گيرد
هر برنامه فرعی می تواند برنامه فرعی ديگری را احضار ولی نمی تواند خود و يا برنامه اصلی را احضار کند
واحد های مختلف برنامه عباسپور

29. واحد های مختلف برنامه عباسپور
واحد های مختلف برنامه عباسپور