c++ - 在 Fortran 中针对特定声明的类型概括您的操作

Question

我有一个使用 Fortran 中声明的类型的数组结构

例如

 type t_data 

    integer :: N
    real, allocatable :: x(:)
    real, allocatable :: z(:)      
    real, allocatable :: y(:)

    contains 

    procedure :: copy
    procedure :: SWAP 
    procedure :: copy_element

 end type 

 ! constructor 
 interface t_data
    module procedure constructor 
 end interface  

 contains 

 subroutine copy(this, old) 
    class(t_data), intent(inout)    :: this
    type(t_data), intent(in)        :: old
    do i = 1, old% N
       this% x(i) = old% x(i) 
       etc .. 
    end do
 end subroutine 

 subroutine copy(this, old) 
    class(t_data), intent(inout)    :: this
    type(t_data), intent(in)        :: old
    do i = 1, old% N
       this% x(i) = old% x(i) 
       etc .. 
    end do
 end subroutine 

 function constructor(size_) 
    integer, intent(in) :: size_ 
    type(t_data), :: constructor
    allocate(constructor% x(size_)) 
    allocate(constructor% y(size_) ) 
    ! etc 
 end function 

 subroutine swap(this, from, i1,i2) 
    class(t_particle_data), intent(inout) :: this
    type(t_particle_data), intent(in)    :: from
    integer, intent(in)                  :: i1, i2

    this% x(i1) = from% x(i2) 
    ! etc 
 end subroutine

这些是一组过程示例，需要对声明类型 t_data 的所有数组执行相同的操作。我的问题是如何让它更易于维护，以解决我们稍后想要向声明的类型添加新组件的情况。目前，当我向我的 t_data 添加一个新数组时，我需要完成所有这些过程、构造函数、解构函数，然后添加组件。

我在问是否有办法让这更容易。

我的申请

请注意，这些数据类型用于粒子模拟。最初我分配了一个很大的 t_data。但是，稍后在我的模拟过程中，我可能需要更多的粒子。因此，我分配了一个具有更多内存的新 t_data 并将旧的 t_data 复制到它的旧大小。

   subroutine NEW_ALLOC(new, old)
   type(t_data), intent(out) :: new  
   type(t_data), intent(inout) :: old  

   nsize = old% N * 2 ! allocate twice the old size 

   new = T_DATA(nsize) 
   call new% copy(old) 
   !DEALLCOte OLD
   end subroutine 

有没有人/是否有可能以更聪明的方式做到这一点。我不介意将它与 C/C++ 混合使用？

Answer 1

我的问题是如何让它更易于维护，以解决我们稍后想要向声明的类型添加新组件的情况。

下面是我将如何处理这种情况，以及有多少 Fortran 程序员处理过这种情况。我没有看到有一个包含 3 个坐标数组的派生类型的迫切需要，并且正如 OP 所担心的那样，以这种方式解决问题需要为问题添加另一个维度需要修改代码，例如添加成员数组 real, allocatable::w(:) 到 t_data 并重新编码在该类型上运行的所有类型绑定(bind)过程。

所以放弃这种方法，转而采用

TYPE t_data
   REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: elements
END TYPE t_data

举几个例子

TYPE(t_data) :: t1 ,t2, t3

我们可以通过这种方式分配其中任何一个的elements成员

ALLOCATE(t1%elements(3,10))

这可能很容易

ALLOCATE(t1%elements(6,100))

或者任何你想要的。与原始派生类型设计相比，这具有可在运行时确定 元素 维度的优势。这也使得每个坐标数组的长度都不同。

现在，复制t1就像

t2 = t1

现代 Fortran 甚至负责自动分配 t2 的 elements。因此，我认为没有必要定义用于复制整个 t_data 实例的过程。至于交换数据，切片和切 block ，这很简单

t2%elements(1,:) = t1%elements(2,:)

甚至

t2%elements(1,:) = t1%elements(1,6:1:-1)

或

t2%elements(1,:) = t1%elements(1,[1,3,5,2,4,6])

如何将它们包装到 swap 例程中应该是显而易见的。但如果不是，请问另一个问题。

接下来，到了执行时需要为元素分配更多空间的问题。首先是一个临时数组

REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: temp

然后像这样的小代码，将元素的大小加倍。

ALLOCATE(temp(3,2*n))
temp(:,1:n) = t2%elements(:,1:n)
CALL MOVE_ALLOC(to=t2%elements,from=temp)

同样，您可能希望将其包装到一个过程中，如果您需要帮助，请寻求帮助。

最后，所有这一切的教训不是分享我如何对问题进行编程，而是分享用 Fortran 编程的想法.