oop - 现代 Fortran 求解器的良好 OOP 设计

Question

我正在设计一个用于解决 PDE 系统的 Fortran 代码。

它现在的设计方式是我有一个类型 Variable它有几个属性，其中最重要的是数组 val存储值。

现在我也有一个solver类，它将对 variable 执行计算.我想通过整个 variable到求解器并使用 variable%val每次我想运行它(在执行期间数千次)都会效率低下，所以我决定在 solver 中定义指针字段类将求解器绑定(bind)到适当的变量。例如

program example
    use variable
    use solvers

    type(Variable) T 
    type(Solver) solver_temperature

    !Contructors
    call T%create()
    call solver_temperature%create(T)

    call solver_temperature%solve()
end program example

和求解器模块

module solvers
type Solver
    real*8, pointer :: T(:,:)

contains 
    procedure :: create
    procedure :: solve
end type

contains
    subroutine create(this,T)
        type(Solver) :: this
        type(Variable) :: T

        this%T => T%val
    end subroutine
end module

在我的程序中，我为不同的物理属性定义了不同的变量，以及与这些变量相关联的不同求解器，如上所示。

一般来说，我是 OOP 的新手，所以我的问题是这是否是一个体面的设计？尤其是从性能的角度来看。这与制作 T 相比如何？只是一个数组并将其传递给子程序 solve在速度方面？有一些常规的方法可以做到这一点吗？

Answer 1

我已经使用 Fortran 的 OO 功能一年左右了，这里有一些伪装成答案的扩展评论。

如果您只关心原始执行速度，那么通常(并且基于论证和我的经验而不是数据)您可能会更好地避开 OO 特性；但是在许多情况下，可以提出相同的论点，即最好避免在 FORTRAN77 之后添加到语言中的任何内容。

当基于代码设计、可理解性、可扩展性之类的问题时，支持 OO 的论点会更有说服力。如果这些对您很重要，那么您应该考虑使用 OO 功能。

正如 Vladimir 已经评论的那样，使用变量指针似乎没有多大意义。不要忘记，大多数 Fortran 实现都是通过引用进行调用，以避免复制(大量)数据的工作。

就我个人而言，我不喜欢您定义类型绑定(bind)过程的方式 create .我更喜欢将这种操作实现为一个函数，这样我就可以编写如下代码行:

t = solver%new()

而不是你的

call T%create()

请注意，这是我的偏好，它更多的是风格问题，而不是效率或正确性问题。我注意到您没有向子程序 create 声明参数的意图。 ;也许是因为您只发布了一段代码。

因为 OO 对于 Fortran 来说相对较新(并且可以说，对于在 Fortran 广泛使用的领域工作的大多数人来说相对陌生)，所以没有太多有用的 Material 来指导我们采用它。我会推荐 Scientific Software Design .它对主题进行了不错的覆盖，并就为什么科学和工程程序员应该采用 OO 提出了争论。