arrays - Fortran 用户定义运算符中未分配的假定形状数组的问题

Question

我正在尝试实现一个 python 类型的 in 运算符来检查一维数组是否包含某个元素。原则上我可以使用它，但是我无法涵盖我想要使用的两种类型的数组，即固定大小的数组和可分配的数组。下面我有一段代码几乎可以满足我的要求:

MODULE operator_in
  IMPLICIT NONE

  INTERFACE OPERATOR(.IN.)
     MODULE PROCEDURE in_integer_list
!     MODULE PROCEDURE in_integer_list_alloc
  END INTERFACE OPERATOR(.IN.)

CONTAINS
  FUNCTION in_integer_list(key, list) RESULT(res)
    IMPLICIT NONE
    INTEGER, INTENT(IN) :: key
    INTEGER, INTENT(IN) :: list(:)
    LOGICAL             :: res

    INTEGER :: ii

    res = .FALSE.
    DO ii = 1,SIZE(list)
       IF (key == list(ii)) THEN
          res = .TRUE.
          RETURN
       END IF
    END DO
  END FUNCTION in_integer_list

  FUNCTION in_integer_list_alloc(key, list) RESULT(res)
    IMPLICIT NONE
    INTEGER,              INTENT(IN) :: key
    INTEGER, ALLOCATABLE, INTENT(IN) :: list(:)
    LOGICAL                          :: res

    IF (ALLOCATED(list)) THEN
       res = in_integer_list(key, list)
    ELSE
       res = .FALSE.
    END IF
  END FUNCTION in_integer_list_alloc

END MODULE operator_in


PROGRAM test

  USE operator_in

  INTEGER              :: list1(5) = (/1, 4, 6, 3, 8/)
  INTEGER, ALLOCATABLE :: list2(:), list3(:)
  INTEGER              :: ii


  ALLOCATE(list2(7))
  list2(:) = (/8,7,6,5,4,2,1/)

  DO ii = 1,5
     IF (ii .IN. list1) THEN
        WRITE (*,'(I3,A,5I3)') ii, ' is in ', list1
     END IF
     IF (ii .IN. list2) THEN
        WRITE (*,'(I0.3,A,7I3)') ii, ' is in ', list2
     END IF
!     IF (ii .IN. list3) THEN
!        WRITE (*,'(I3,A,7I3)') ii, ' is in ', list3
!     END IF
  END DO

END PROGRAM test

按原样，代码产生以下输出:

  1 is in   1  4  6  3  8
  1 is in   8  7  6  5  4  2  1
  2 is in   8  7  6  5  4  2  1
  3 is in   1  4  6  3  8
  4 is in   1  4  6  3  8
  4 is in   8  7  6  5  4  2  1
  5 is in   8  7  6  5  4  2  1

但是，如果我取消对最后三行的注释，

     IF (ii .IN. list3) THEN
        WRITE (*,'(I0.3,A,7I3)') ii, ' is in ', list3
     END IF

代码因段错误而崩溃，因为 list3 未分配:

Program received signal SIGSEGV: Segmentation fault - invalid memory reference.

Backtrace for this error:
#0  0x10925ebe4
#1  0x10925e306
#2  0x7fff5e878b5c
#3  0x1092547da
#4  0x109254bc5
#5  0x109254cce
Segmentation fault: 11

我试图通过编写第二个函数 (in_integer_list_alloc) 来解决这个问题，该函数允许分配数组，但在我的界面中声明了这两个函数:

  INTERFACE OPERATOR(.IN.)
     MODULE PROCEDURE in_integer_list
     MODULE PROCEDURE in_integer_list_alloc
  END INTERFACE OPERATOR(.IN.)

给我一​​个歧义错误:

   FUNCTION in_integer_list(key, list) RESULT(res)
  1
user-defined_operator.f90:27:2:

   FUNCTION in_integer_list_alloc(key, list) RESULT(res)
  2
Error: Ambiguous interfaces in operator interface 'in' for 'in_integer_list' at (1) and 'in_integer_list_alloc' at (2)

如果我注释掉界面中的第一个过程:

  INTERFACE OPERATOR(.IN.)
!     MODULE PROCEDURE in_integer_list
     MODULE PROCEDURE in_integer_list_alloc
  END INTERFACE OPERATOR(.IN.)

我当然遇到固定大小数组 list1 的问题:

      IF (ii .IN. list1) THEN
                1
Error: Operands of user operator 'in' at (1) are INTEGER(4)/INTEGER(4)

那么:有没有一种巧妙的方法来实现我想要的，或者至少在代码因未分配传递的数组而崩溃时获得正确的错误消息？

Answer 1

理想情况下，重新设计您的代码，这样就无需处理未分配的数组。如果您想表示一个空列表，请使用分配的零大小数组。

(未分配的对象在概念上更适合“没有列表”，而不是“列表为空”。从概念上讲，您不应该查询不存在的东西。)

如果必须，您可以按照以下行编写一个单参数适配器函数:

FUNCTION foo(arg)
  INTEGER, INTENT(IN), OPTIONAL:: arg(:)
  INTEGER, ALLOCATABLE :: foo(:)
  IF (PRESENT(arg)) THEN
    foo = arg
  ELSE
    foo = [INTEGER ::]
  END IF
END FUNCTION foo

然后可以使用适配器:

 IF (item .in. foo(list)) THEN
   ...

适配器函数的适当命名留给读者。

(适配器已使用虚拟参数 OPTIONAL 编写，以适应实际参数不存在、实际参数未分配和实际参数分离。这是 Fortran 2008 功能。)