复数矩阵类型的 Fortran 运算符重载-6ren

复数矩阵类型的 Fortran 运算符重载

转载作者：行者123 更新时间：2023-12-02 18:44:20

如何为我的类重载运算符(+)和赋值(-)？

编译器向我显示以下消息

Error: Component to the right of a part reference with nonzero rank must not have the ALLOCATABLE 
attribute at (1).

对于分配(=)，我不知道该怎么做。对于c++来说更容易。返回指针 this

function zmat_zmat_add(zmatrix1,zmatrix2) result(res_zmat_zmat)
    type(zmatrix_type), dimension(:,:), intent(in) :: zmatrix1
    type(zmatrix_type), dimension(:,:), intent(in) :: zmatrix2
    type(zmatrix_type) :: res_zmat_zmat
    integer :: rows
    integer :: i,j ! liczniki pętli
    rows=3
    
    do i=1, rows
        do j=1, rows
        res_zmat_zmat%zmatrix_data(i,j)%realis= &
         zmatrix1%zmatrix_data(i,j)%realis + zmatrix2%zmatrix_data(i,j)%realis
        res_zmat_zmat%zmatrix_data(i,j)%imaginalis = &
         zmatrix1%zmatrix_data(i,j)%imaginalis + &
          zmatrix2%zmatrix_data(i,j)%imaginalis
       enddo
    enddo
    
end function zmat_zmat_add

剩余代码

module zmatrix_module
implicit none
type, public :: zcomplex_type

    real :: realis
    real :: imaginalis

end type zcomplex_type

type, extends(zcomplex_type), public :: zmatrix_type
    type(zcomplex_type), dimension(:,:), allocatable, public :: zmatrix_data
end type zmatrix_type

    public :: zmatrix_allocate
    public :: zmatrix_free
    public :: zmatrix_set
    public :: zmatrix_print

interface operator(+)
procedure zzadd
procedure zmat_zmat_add
 end interface

contains

function zzadd(z1,z2) result(res)
type(zcomplex_type), intent(in) :: z1
type(zcomplex_type), intent(in) :: z2
type(zcomplex_type)  :: res
res%realis=z1%realis+z2%realis 
res%imaginalis= z1%imaginalis +z2%imaginalis
end function zzadd


function zmat_zmat_add(zmatrix1,zmatrix2) result(res_zmat_zmat)
    type(zmatrix_type), dimension(:,:), intent(in) :: zmatrix1
    type(zmatrix_type), dimension(:,:), intent(in) :: zmatrix2
    type(zmatrix_type) :: res_zmat_zmat
    integer :: rows
    integer :: i,j 
    rows=3
    
    do i=1, rows
        do j=1, rows
        res_zmat_zmat%zmatrix_data(i,j)%realis= &
         zmatrix1%zmatrix_data(i,j)%realis + zmatrix2%zmatrix_data(i,j)%realis
        res_zmat_zmat%zmatrix_data(i,j)%imaginalis = &
         zmatrix1%zmatrix_data(i,j)%imaginalis + &
          zmatrix2%zmatrix_data(i,j)%imaginalis
       enddo
    enddo
    
end function zmat_zmat_add

subroutine zmatrix_allocate(zarray,rows)
    type(zmatrix_type), intent(out) :: zarray
    integer, intent(in) :: rows
    allocate(zarray%zmatrix_data(1:rows, 1:rows))
end subroutine zmatrix_allocate

subroutine zmatrix_free(zarray)
    type(zmatrix_type), intent(inout) :: zarray
    deallocate(zarray%zmatrix_data)
end subroutine zmatrix_free



subroutine zmatrix_set(zarray, rows, re_values, im_values)
    type(zmatrix_type), intent(inout) :: zarray
    integer, intent(in) :: rows
    real, intent(in) :: re_values, im_values
    integer :: i,j
    do i=1, rows
        do j=1, rows
            zarray%zmatrix_data(i,j)%realis = re_values
            zarray%zmatrix_data(i,j)%imaginalis = im_values
        enddo
    enddo
end subroutine zmatrix_set

subroutine zmatrix_print(array,rows)
    type(zmatrix_type), intent(in) :: array
    integer, intent(in) :: rows
    integer i,j
    
    do i=1, rows
        write(*,*) (array%zmatrix_data(i,j), j=1, rows)
    enddo
    write(*,*)
end subroutine zmatrix_print

end module zmatrix_module

Program main
use zmatrix_module
implicit none

type(zmatrix_type) :: mat1
type(zmatrix_type) :: mat2
type(zmatrix_type) :: mat3
type(zcomplex_type) :: z1
type(zcomplex_type) :: z2
type(zcomplex_type) :: z3
integer :: rows
rows=2
print *, " AAAAAAA"
call zmatrix_allocate(mat1,rows)

call zmatrix_set(mat1,rows,10.0,8.0)

call zmatrix_print(mat1,rows)

print *, "BBBBBBBB" 
call zmatrix_allocate(mat2,rows)

call zmatrix_set(mat2,rows,1.0,2.0)

call zmatrix_print(mat2,rows)

print *, "CCCCCC"
call zmatrix_allocate(mat3,rows)

mat3=zmat_zmat_add(mat1,mat2)
mat3=mat1+mat2
call zmatrix_print(mat3,rows)

call zmatrix_free(mat1)
call zmatrix_free(mat2)
call zmatrix_free(mat3)
End Program main

最佳答案

注释指出了眼前的问题 - 您不需要 zmat_zmat_add 例程中的 dimension 属性 - 您正在将单个矩阵添加到另一个矩阵，而不是一个矩阵矩阵数组到另一个矩阵数组。因此，每个虚拟参数都有一个适当类型的标量。

但是，实际问题表明还有第二个问题，即如何为 zmat_zmat_add 分配结果数组。好吧，您使结果可分配并分配它!我在下面的第一个代码中展示了解决您所展示的问题的最直接方法。然而，您编写的代码读起来有点像将 C++ 编写为 Fortran。这不是解决这个问题的最佳方法，因此我提供了第二种解决方案，这是一种更适合 Fortran 的处理方式。这是第一个代码的下面。无论如何，这里是对您的代码的快速而肮脏的修复:

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ cat zm1.f90
module zmatrix_module
implicit none
type, public :: zcomplex_type

    real :: realis
    real :: imaginalis

end type zcomplex_type

type, extends(zcomplex_type), public :: zmatrix_type
    type(zcomplex_type), dimension(:,:), allocatable, public :: zmatrix_data
end type zmatrix_type

    public :: zmatrix_allocate
    public :: zmatrix_free
    public :: zmatrix_set
    public :: zmatrix_print

interface operator(+)
procedure zzadd
procedure zmat_zmat_add
 end interface

contains

function zzadd(z1,z2) result(res)
type(zcomplex_type), intent(in) :: z1
type(zcomplex_type), intent(in) :: z2
type(zcomplex_type)  :: res
res%realis=z1%realis+z2%realis 
res%imaginalis= z1%imaginalis +z2%imaginalis
end function zzadd


function zmat_zmat_add(zmatrix1,zmatrix2) result(res_zmat_zmat)
    type(zmatrix_type), intent(in) :: zmatrix1
    type(zmatrix_type), intent(in) :: zmatrix2
    type(zmatrix_type) :: res_zmat_zmat
    integer :: cols, rows
    integer :: i,j 

    rows = Size( zmatrix1%zmatrix_data, Dim = 1 )
    cols = Size( zmatrix1%zmatrix_data, Dim = 2 )

    Allocate( res_zmat_zmat%zmatrix_data( 1:rows, 1:cols ) )
    
    do i=1, rows
        do j=1, cols
        res_zmat_zmat%zmatrix_data(i,j)%realis= &
         zmatrix1%zmatrix_data(i,j)%realis + zmatrix2%zmatrix_data(i,j)%realis
        res_zmat_zmat%zmatrix_data(i,j)%imaginalis = &
         zmatrix1%zmatrix_data(i,j)%imaginalis + &
          zmatrix2%zmatrix_data(i,j)%imaginalis
       enddo
    enddo
    
end function zmat_zmat_add

subroutine zmatrix_allocate(zarray,rows)
    type(zmatrix_type), intent(out) :: zarray
    integer, intent(in) :: rows
    allocate(zarray%zmatrix_data(1:rows, 1:rows))
end subroutine zmatrix_allocate

subroutine zmatrix_free(zarray)
    type(zmatrix_type), intent(inout) :: zarray
    deallocate(zarray%zmatrix_data)
end subroutine zmatrix_free



subroutine zmatrix_set(zarray, rows, re_values, im_values)
    type(zmatrix_type), intent(inout) :: zarray
    integer, intent(in) :: rows
    real, intent(in) :: re_values, im_values
    integer :: i,j
    do i=1, rows
        do j=1, rows
            zarray%zmatrix_data(i,j)%realis = re_values
            zarray%zmatrix_data(i,j)%imaginalis = im_values
        enddo
    enddo
end subroutine zmatrix_set

subroutine zmatrix_print(array,rows)
    type(zmatrix_type), intent(in) :: array
    integer, intent(in) :: rows
    integer i,j
    
    do i=1, rows
        write(*,*) (array%zmatrix_data(i,j), j=1, rows)
    enddo
    write(*,*)
end subroutine zmatrix_print

end module zmatrix_module

Program main
use zmatrix_module
implicit none

type(zmatrix_type) :: mat1
type(zmatrix_type) :: mat2
type(zmatrix_type) :: mat3
integer :: rows
rows=2
print *, " AAAAAAA"
call zmatrix_allocate(mat1,rows)

call zmatrix_set(mat1,rows,10.0,8.0)

call zmatrix_print(mat1,rows)

print *, "BBBBBBBB" 
call zmatrix_allocate(mat2,rows)

call zmatrix_set(mat2,rows,1.0,2.0)

call zmatrix_print(mat2,rows)

print *, "CCCCCC"
call zmatrix_allocate(mat3,rows)

mat3=zmat_zmat_add(mat1,mat2)
mat3=mat1+mat2
call zmatrix_print(mat3,rows)

call zmatrix_free(mat1)
call zmatrix_free(mat2)
call zmatrix_free(mat3)
End Program main

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ gfortran --version
GNU Fortran (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ gfortran -std=f2018 -Wall -Wextra -fcheck=all -O -Wuse-without-only zm1.f90 -o zm1
zm1.f90:99:4:

   99 | use zmatrix_module
      |    1
Warning: USE statement at (1) has no ONLY qualifier [-Wuse-without-only]
ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ ./zm1
  AAAAAAA
   10.0000000       8.00000000       10.0000000       8.00000000    
   10.0000000       8.00000000       10.0000000       8.00000000    

 BBBBBBBB
   1.00000000       2.00000000       1.00000000       2.00000000    
   1.00000000       2.00000000       1.00000000       2.00000000    

 CCCCCC
   11.0000000       10.0000000       11.0000000       10.0000000    
   11.0000000       10.0000000       11.0000000       10.0000000    

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$

正如我所说，这不是解决这个问题的一种非常“Fortran”的方法。这就是我要做的。注意

内在复杂数据类型
简化代码的数组语法
当可分配数组是计算结果时进行分配，再次简化代码
使用内在函数来查找数组的属性，而不是携带包含重复信息的额外变量
类型绑定(bind)过程
(不仅是 Fortran，还使用 private 进行封装并最大程度地减少 namespace 污染)
很可能是其他人

无论如何，这里是

Module zmatrix_module
  
  Implicit None

  Type, Public :: zmatrix_type
     Private
     Complex, Dimension(:,:), Allocatable, Private :: zmatrix_data
   Contains
     Procedure, Public  :: allocate      => zmatrix_allocate
     Procedure, Public  :: free          => zmatrix_free
     Procedure, Public  :: set           => zmatrix_set
     Procedure, Public  :: print         => zmatrix_print
     Generic  , Public  :: Operator( + ) => add
     Procedure, Private :: add           => zmat_zmat_add
  End Type zmatrix_type

  Private

Contains

  Function zmat_zmat_add(zmatrix1,zmatrix2) Result(res_zmat_zmat)

    Class(zmatrix_type), Intent(in) :: zmatrix1
    Type (zmatrix_type), Intent(in) :: zmatrix2

    Type (zmatrix_type) :: res_zmat_zmat

    ! Uses allocation on assignment
    ! Also use array syntax to simplify code
    res_zmat_zmat%zmatrix_data = zmatrix1%zmatrix_data + zmatrix2%zmatrix_data

  End Function zmat_zmat_add

  Subroutine zmatrix_allocate(zarray,rows)
    ! Note Intent(out) ensures the array is deallocate on entry to the routine
    Class(zmatrix_type), Intent(out) :: zarray
    Integer, Intent(in) :: rows
    Allocate(zarray%zmatrix_data(1:rows, 1:rows))
  End Subroutine zmatrix_allocate

  Subroutine zmatrix_free(zarray)
    Class(zmatrix_type), Intent(inout) :: zarray
    Deallocate(zarray%zmatrix_data)
  End Subroutine zmatrix_free

  Subroutine zmatrix_set(zarray, values )
    Class(zmatrix_type), Intent(inout) :: zarray
    Complex, Intent(in) :: values
    zarray%zmatrix_data = values
  End Subroutine zmatrix_set

  Subroutine zmatrix_print(array)
    Class(zmatrix_type), Intent(in) :: array

    Integer :: i

    ! Don't need to carry around extra data, just ask the array its size
    Do i=1, Size( array%zmatrix_data, Dim = 1 )
       Write(*,*) array%zmatrix_data(i,:)
    Enddo
    Write(*,*)
  End Subroutine zmatrix_print

End Module zmatrix_module

Program main
  
  Use zmatrix_module, Only : zmatrix_type
  
  Implicit None

  Type( zmatrix_type ) :: mat1
  Type( zmatrix_type ) :: mat2
  Type( zmatrix_type ) :: mat3
  
  Integer :: rows
  
  rows=2
  
  Print *, " AAAAAAA"
  Call mat1%allocate( rows )

  Call mat1%set( ( 10.0, 8.0 ) )

  Call mat1%print()

  Print *, "BBBBBBBB" 
  Call mat2%allocate( rows )

  Call mat2%set( ( 1.0, 2.0 ) )

  Call mat2%print()

  Print *, "CCCCCC"
  ! Note mat3 gets auto-allocated as a result of the operation
  mat3 = mat1 + mat2
  Call mat3%print()

  Call mat3%free()
  Call mat2%free()
  Call mat1%free()

End Program main

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ gfortran --version
GNU Fortran (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ gfortran -std=f2018 -Wall -Wextra -fcheck=all -O -Wuse-without-only zm2.f90 -o zm2
ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$ ./zm2
  AAAAAAA
             (10.0000000,8.00000000)             (10.0000000,8.00000000)
             (10.0000000,8.00000000)             (10.0000000,8.00000000)

 BBBBBBBB
             (1.00000000,2.00000000)             (1.00000000,2.00000000)
             (1.00000000,2.00000000)             (1.00000000,2.00000000)

 CCCCCC
             (11.0000000,10.0000000)             (11.0000000,10.0000000)
             (11.0000000,10.0000000)             (11.0000000,10.0000000)

ijb@ijb-Latitude-5410:~/work/stack$

还有另一种方法可以很好地适应这种情况，即参数化派生类型。但我在这里没有经验，所以我不会讨论我不知道的事情。

关于复数矩阵类型的 Fortran 运算符重载，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/67654935/

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