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FAQ之 Fortran字符串的故事
2014-03-07 15:55:37   来源:Fcode研讨团队   评论:0 点击:

本文简单介绍了Fortran字符串与其他编程语言字符串的区别,及常见的用法。连接 append,休整 trim,左右对其,等。适合初学者阅读。

友情提示:如果您的编译器较新,您可以尝试使用更方便的“递延长度字符串”,详见下方延伸阅读。

一. Fortran 字符串与 C 字符串的区别
  Fortran的字符串处理能力其实很弱,关于字符串的语法还很落后。它与 C 字符串最大的区别就是:Fortran字符串是固定长度的,没有 \0 结束符。另外,Fortran 也不区分字符和字符串。即 'abc' 与 "abc" 是没有差别的。

二. Fortran 字符串的定义。
  Fortran字符串是固定长度的。因此,在声明时,就必须指定长度。(如不指定,大多数编译器认为是长度为 1 的字符串)
  声明时,可以按照这些格式进行:
integer , parameter :: L = 20
character :: s1*20 = "fcode.cn"
character*20 :: s2 = "fcode.cn"
character(20) :: s3 = "fcode.cn"
character( len = 20 ) :: s4 = "fcode.cn"
character( len = L ) :: s5 = "fcode.cn"

目前,笔者不建议使用第2行和第3行的方式。第4行的方式还算凑合。建议最好是使用第5行的方式,第6行演示了长度可以使用 parameter 常数,这样适合于需要大量定义相同长度的字符串。 

三. Fortran字符串的长度问题
    需要注意的是,字符串的长度一旦确定了,就无法改变。这一点笔者也感到语法应该改进,很不方便。

例如上例。character( Len = 20 ) :: s4 = "fcode.cn" 尽管后面的值 "fcode.cn" 只有 8 个字符,但是定义了变量是 20 长度,所以,实际 s4 的内容为 "fcode.cn            "(后面有12个空格)

如果我们要输出或使用字符串,往往需要去掉后面的空格,此时可使用 trim 函数。

write(*,*) trim(s4)

这样,就只会输出有内容的 8 个字符,后面的 12 个空格就不会输出。

特别需要注意的是,s4 = trim(s4) 这样的句子是没有任何意义的。因为虽然这个式子的右侧,trim(s4) 的结果是 8 个字符,但赋值给式子左侧的字符串,它依然是 20 长度。它等效于 s4 = "fcode.cn",所以 s4 的内容依然是 “fcode.cn            ”(读者可回去看上面的绿色文字)

这让我们很犯难。因此,trim 语句必须出现在每一次使用这个字符串的时候

四. Fortran 字符串的连接(append)
  我们经常会挂靠字符串,比如 "fcode.cn" 在后面挂靠一个 "/bbs",很多初学者就会使用这样的代码:
  character( Len = 20 ) :: s4 = "fcode.cn"
  s4 = s4 // "/bbs"
  输出以后,发现 s4 的内容依然没有改变。并没有变成期望中的 "fcode.cn/bbs"。究其原因,其实就是第三个问题导致的。我们来观察上面的等式:s4 = s4 // "/bbs",等号左边 s4 有 20 长度等号右边 s4 的 20 长度加上 "/bbs" 的 4 长度,一共 24 个长度。左边20个长度根本容纳不下右边的24个长度,于是,s4 依然是 s4,后面挂靠的 "/bbs" 由于存储不下而被丢弃。

  正确的挂靠方式是: s4 = trim(s4) // "/bbs"

  而反之,s4 = "http://" // s4 就不需要写 trim,请读者朋友自己思考为什么?

五. 字符串的左右对齐(AdjustL,AdjustR)
  我们经常会遇到这样的问题,除了后面的空格外,有时候字符串前面也有空格。例如 s4 = "    FortranCoder  ",单一的 trim 结果会是 "     FortranCoder"。
  此时我们就需要 AdjustL 函数,我们可以这样写: trim(AdjustL(s4)) , 或者 AdjustL(trim(s4)) 这两者的顺序无所谓,结果都是一样的。
  AdjustR 函数使用的情况非常少,通常不用。它可以把 "  abc  " 变为 "    abc"

六. 字符串与整型,实型的相互转换
  Fortran 的字符串与整型实现转换,是个很有意思的事情。它不像其他语言那样,提供一个函数来进行。而使用 read 和 write 读写来实现。
  看下面的例子:
Program www_fcode_cn
  Implicit None
  Real :: r
  Integer :: i
  Character( Len = 20 ) :: c
  c = "3.1415926"
  read( c , * ) r !// 将 字符串c 转换为实数 r
  write( * , * ) r + 1.0
  i = int( r - 2.0 ) !// 给 i 一个值
  write( c , '(i0)' ) i !// 把整型i 转换为字符串 c
  c = AdjustL(trim(c)) // "st"
  write( * , * ) Trim( c )
End Program www_fcode_cn

这里的第 7 行,看起来是一个 read 语句,它其实是转换。意思是:从字符串 c 中读取 r 的值。读者可以把此时的字符串 c 想成是一个虚拟的文件。
这里的第 10 行,看起来是一个 write 语句,其实它还是转换。意思是:把 i 的值,写入字符串 c 中,读者依然可以想象成 c 是一个虚拟的文件。
简单的说,就是 read 和 write 语句,可以直接对字符串进行操作字符串可以被认为是虚拟的文件,从字符串中获得数值,就是read;把值写入到字符串中,就是write。

七. 一个实例
  这里,我们列举一个实际字符串使用的例子。
  假设现在有一个文件,其内容如下:
// This is a sample file
// There may be some comment text
Time:13:23:42 RecordID:18 Weather:Sunny
Fcode.cn Date:2014-02-38

前两行是注释,而且有可能不是两行,不确定有多少行。
然后是一些数据组合在一起。我们需要找到 RecordID: 后面的数字,即,18。我们事先不能确定 RecordID 在第几行的什么位置里。
找到之后,我们需要给它加上 2014,即,2014+18=2032。
最后我们打开 File2031.dat 文件,开始读取其中的数据。 

上面的一系列操作,如果不使用字符串,恐怕会很难。下面我们来看看如何书写代码来完成。利用本文所提到的各种内容。

代码中有一部分注释,相信读者朋友能够理解


Program www_fcode_cn
  Implicit None
  Integer , parameter :: MAX_PATH = 512
  Character( Len = MAX_PATH ) :: c
  Character( Len = * ) , parameter :: STR_FIND = "RecordID:"
  integer :: ID , i , iErr
  Open( 12 , File = "fcode.txt" )
  Do
    Read( 12 , '(a512)' , ioStat = iErr ) c !必须a512格式,否则遇到空格会终止
    if ( iErr /= 0 ) Exit !// 如果读错了,比如遇到文件结束,则退出循环
    if ( c(1:2) == "//" ) cycle !// 如果读取的是注释行,则直接读下一行
    i = index( c , STR_FIND ) !// 在 c 中搜索 RecordID: 的位置
    if ( i > 0 ) then !// 如果找到
      i = i + Len(STR_FIND) !// 将位置移到RecordID:后面
      c = c(i:) !// 使得 c 的内容为 i 位置之后的内容,即放弃i位置之前的内容
      read( c , * ) ID !// 读取 ID 编号
      write( c , * ) ID + 2014 !// ID 编号加上2014,再写回c中
      c = "File" // Trim(AdjustL(c)) // ".dat" !组合成File2032.dat,注意trim
      write( * , * ) Trim( c ) !// 输出看看对不对
      !// Open( 13 , File = Trim( c ) )
      Exit
    end if
  End Do
  Close( 12 )
End Program www_fcode_cn

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