OSDN Git Service

2006-02-09 Paul Thomas <pault@gcc.gnu.org>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfortran.info
4 @set copyrights-gfortran 1999-2005
5
6 @include gcc-common.texi
7
8 @settitle The GNU Fortran 95 Compiler
9
10 @c Create a separate index for command line options
11 @defcodeindex op
12 @c Merge the standard indexes into a single one.
13 @syncodeindex fn cp
14 @syncodeindex vr cp
15 @syncodeindex ky cp
16 @syncodeindex pg cp
17 @syncodeindex tp cp
18
19 @c %**end of header
20
21 @c Use with @@smallbook.
22
23 @c %** start of document
24
25 @c Cause even numbered pages to be printed on the left hand side of
26 @c the page and odd numbered pages to be printed on the right hand
27 @c side of the page.  Using this, you can print on both sides of a
28 @c sheet of paper and have the text on the same part of the sheet.
29
30 @c The text on right hand pages is pushed towards the right hand
31 @c margin and the text on left hand pages is pushed toward the left
32 @c hand margin.
33 @c (To provide the reverse effect, set bindingoffset to -0.75in.)
34
35 @c @tex
36 @c \global\bindingoffset=0.75in
37 @c \global\normaloffset =0.75in
38 @c @end tex
39
40 @copying
41 Copyright @copyright{} @value{copyrights-gfortran} Free Software Foundation, Inc.
42
43 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
44 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
45 any later version published by the Free Software Foundation; with the
46 Invariant Sections being ``GNU General Public License'' and ``Funding
47 Free Software'', the Front-Cover
48 texts being (a) (see below), and with the Back-Cover Texts being (b)
49 (see below).  A copy of the license is included in the section entitled
50 ``GNU Free Documentation License''.
51
52 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
53
54      A GNU Manual
55
56 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
57
58      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
59      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
60      funds for GNU development.
61 @end copying
62
63 @ifinfo
64 @dircategory Programming
65 @direntry
66 * gfortran: (gfortran).                  The GNU Fortran 95 Compiler.
67 @end direntry
68 This file documents the use and the internals of
69 the GNU Fortran 95 compiler, (@command{gfortran}).
70
71 Published by the Free Software Foundation
72 51 Franklin Street, Fifth Floor
73 Boston, MA 02110-1301 USA
74
75 @insertcopying
76 @end ifinfo
77
78
79 @setchapternewpage odd
80 @titlepage
81 @title Using GNU Fortran 95
82 @sp 2
83 @center The gfortran team
84 @page
85 @vskip 0pt plus 1filll
86 For the @value{version-GCC} Version*
87 @sp 1
88 Published by the Free Software Foundation @*
89 51 Franklin Street, Fifth Floor@*
90 Boston, MA 02110-1301, USA@*
91 @c Last printed ??ber, 19??.@*
92 @c Printed copies are available for $? each.@*
93 @c ISBN ???
94 @sp 1
95 @insertcopying
96 @end titlepage
97 @summarycontents
98 @contents
99 @page
100
101 @node Top
102 @top Introduction
103 @cindex Introduction
104
105 This manual documents the use of @command{gfortran}, 
106 the GNU Fortran 95 compiler. You can find in this manual how to invoke
107 @command{gfortran}, as well as its features and incompatibilities.
108
109 @ifset DEVELOPMENT
110 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
111 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it might
112 not accurately reflect the status of the most recent @command{gfortran}.
113 @end ifset
114
115 @comment
116 @comment  When you add a new menu item, please keep the right hand
117 @comment  aligned to the same column.  Do not use tabs.  This provides
118 @comment  better formatting.
119 @comment
120 @menu
121 * Getting Started::      What you should know about @command{gfortran}.
122 * GFORTRAN and GCC::     You can compile Fortran, C, or other programs.
123 * GFORTRAN and G77::     Why we chose to start from scratch.
124 * Invoking GFORTRAN::    Command options supported by @command{gfortran}.
125 * Project Status::       Status of @command{gfortran}, roadmap, proposed extensions.
126 * Contributing::         How you can help.
127 * Standards::            Standards supported by @command{gfortran}
128 * Runtime::              Influencing runtime behavior with environment variables.
129 * Extensions::           Language extensions implemented by @command{gfortran}
130 * Intrinsic Procedures:: Intrinsic procedures supported by @command{gfortran}
131 * Copying::              GNU General Public License says
132                          how you can copy and share GNU Fortran.
133 * GNU Free Documentation License::
134                          How you can copy and share this manual.
135 * Funding::              How to help assure continued work for free software.
136 * Index::                Index of this documentation.
137 @end menu
138
139
140
141 @c ---------------------------------------------------------------------
142 @c Getting Started
143 @c ---------------------------------------------------------------------
144
145 @node Getting Started
146 @chapter Getting Started
147
148 Gfortran is the GNU Fortran 95 compiler front end,
149 designed initially as a free replacement for,
150 or alternative to, the unix @command{f95} command;
151 @command{gfortran} is the command you'll use to invoke the compiler.
152
153 Gfortran is still in an early state of development.
154 @command{gfortran} can generate code for most constructs and expressions,
155 but much work remains to be done.
156
157 When @command{gfortran} is finished,
158 it will do everything you expect from any decent compiler: 
159
160 @itemize @bullet
161 @item
162 Read a user's program,
163 stored in a file and containing instructions written
164 in Fortran 77, Fortran 90 or Fortran 95.
165 This file contains @dfn{source code}.
166
167 @item
168 Translate the user's program into instructions a computer
169 can carry out more quickly than it takes to translate the
170 instructions in the first
171 place.  The result after compilation of a program is
172 @dfn{machine code},
173 code designed to be efficiently translated and processed
174 by a machine such as your computer.
175 Humans usually aren't as good writing machine code
176 as they are at writing Fortran (or C++, Ada, or Java),
177 because is easy to make tiny mistakes writing machine code.
178
179 @item
180 Provide the user with information about the reasons why
181 the compiler is unable to create a binary from the source code.
182 Usually this will be the case if the source code is flawed.
183 When writing Fortran, it is easy to make big mistakes.
184 The Fortran 90 requires that the compiler can point out
185 mistakes to the user.
186 An incorrect usage of the language causes an @dfn{error message}.
187
188 The compiler will also attempt to diagnose cases where the
189 user's program contains a correct usage of the language,
190 but instructs the computer to do something questionable.
191 This kind of diagnostics message is called a @dfn{warning message}.
192
193 @item
194 Provide optional information about the translation passes
195 from the source code to machine code.
196 This can help a user of the compiler to find the cause of
197 certain bugs which may not be obvious in the source code,
198 but may be more easily found at a lower level compiler output.
199 It also helps developers to find bugs in the compiler itself.
200
201 @item
202 Provide information in the generated machine code that can
203 make it easier to find bugs in the program (using a debugging tool,
204 called a @dfn{debugger}, such as the GNU Debugger @command{gdb}). 
205
206 @item
207 Locate and gather machine code already generated to
208 perform actions requested by statements in the user's program.
209 This machine code is organized into @dfn{modules} and is located
210 and @dfn{linked} to the user program. 
211 @end itemize
212
213 Gfortran consists of several components:
214
215 @itemize @bullet
216 @item
217 A version of the @command{gcc} command
218 (which also might be installed as the system's @command{cc} command)
219 that also understands and accepts Fortran source code.
220 The @command{gcc} command is the @dfn{driver} program for
221 all the languages in the GNU Compiler Collection (GCC);
222 With @command{gcc},
223 you can compile the source code of any language for
224 which a front end is available in GCC.
225
226 @item
227 The @command{gfortran} command itself,
228 which also might be installed as the
229 system's @command{f95} command.
230 @command{gfortran} is just another driver program,
231 but specifically for the Fortran 95 compiler only.
232 The difference with @command{gcc} is that @command{gfortran}
233 will automatically link the correct libraries to your program.
234
235 @item
236 A collection of run-time libraries.
237 These libraries contain the machine code needed to support
238 capabilities of the Fortran language that are not directly
239 provided by the machine code generated by the
240 @command{gfortran} compilation phase,
241 such as intrinsic functions and subroutines,
242 and routines for interaction with files and the operating system.
243 @c and mechanisms to spawn,
244 @c unleash and pause threads in parallelized code.
245
246 @item
247 The Fortran compiler itself, (@command{f951}).
248 This is the gfortran parser and code generator,
249 linked to and interfaced with the GCC backend library.
250 @command{f951} ``translates'' the source code to
251 assembler code.  You would typically not use this
252 program directly;
253 instead, the @command{gcc} or @command{gfortran} driver
254 programs will call it for you.
255 @end itemize
256
257
258
259 @c ---------------------------------------------------------------------
260 @c GFORTRAN and GCC
261 @c ---------------------------------------------------------------------
262
263 @node GFORTRAN and GCC
264 @chapter GFORTRAN and GCC
265 @cindex GNU Compiler Collection
266
267 GCC used to be the GNU ``C'' Compiler,
268 but is now known as the @dfn{GNU Compiler Collection}.
269 GCC provides the GNU system with a very versatile
270 compiler middle end (shared optimization passes),
271 and back ends (code generators) for many different
272 computer architectures and operating systems.
273 The code of the middle end and back end are shared by all
274 compiler front ends that are in the GNU Compiler Collection.
275
276 A GCC front end is essentially a source code parser
277 and an intermediate code generator.  The code generator translates the
278 semantics of the source code into a language independent form called
279 @dfn{GENERIC}.
280
281 The parser takes a source file written in a
282 particular computer language, reads and parses it,
283 and tries to make sure that the source code conforms to
284 the language rules.
285 Once the correctness of a program has been established,
286 the compiler will build a data structure known as the
287 @dfn{Abstract Syntax tree},
288 or just @dfn{AST} or ``tree'' for short.
289 This data structure represents the whole program
290 or a subroutine or a function.
291 The ``tree'' is passed to the GCC middle end,
292 which will perform optimization passes on it.  The optimized AST is then 
293 handed off too the back end which assembles the program unit.
294
295 Different phases in this translation process can be,
296 and in fact @emph{are} merged in many compiler front ends.
297 GNU Fortran 95 has a strict separation between the
298 parser and code generator.
299
300 The goal of the gfortran project is to build a new front end for GCC.
301 Specifically, a Fortran 95 front end.
302 In a non-gfortran installation,
303 @command{gcc} will not be able to compile Fortran 95 source code
304 (only the ``C'' front end has to be compiled if you want to build GCC,
305 all other languages are optional).
306 If you build GCC with gfortran, @command{gcc} will recognize
307 @file{.f/.f90/.f95} source files and accepts Fortran 95 specific
308 command line options.
309
310
311
312 @c ---------------------------------------------------------------------
313 @c GFORTRAN and G77
314 @c ---------------------------------------------------------------------
315
316 @node GFORTRAN and G77
317 @chapter GFORTRAN and G77
318 @cindex Fortran 77
319 @cindex G77
320
321 Why do we write a compiler front end from scratch? 
322 There's a fine Fortran 77 compiler in the
323 GNU Compiler Collection that accepts some features
324 of the Fortran 90 standard as extensions.
325 Why not start from there and revamp it?
326
327 One of the reasons is that Craig Burley, the author of G77,
328 has decided to stop working on the G77 front end.
329 On @uref{http://world.std.com/~burley/g77-why.html,
330 Craig explains the reasons for his decision to stop working on G77}
331 in one of the pages in his homepage.
332 Among the reasons is a lack of interest in improvements to
333 @command{g77}.
334 Users appear to be quite satisfied with @command{g77} as it is.
335 While @command{g77} is still being maintained (by Toon Moene),
336 it is unlikely that sufficient people will be willing
337 to completely rewrite the existing code. 
338
339 But there are other reasons to start from scratch.
340 Many people, including Craig Burley,
341 no longer agreed with certain design decisions in the G77 front end.
342 Also, the interface of @command{g77} to the back end is written in
343 a style which is confusing and not up to date on recommended practice.
344 In fact, a full rewrite had already been planned for GCC 3.0.
345
346 When Craig decided to stop,
347 it just seemed to be a better idea to start a new project from scratch,
348 because it was expected to be easier to maintain code we
349 develop ourselves than to do a major overhaul of @command{g77} first,
350 and then build a Fortran 95 compiler out of it.
351
352 @include invoke.texi
353
354 @c ---------------------------------------------------------------------
355 @c Project Status
356 @c ---------------------------------------------------------------------
357
358 @node Project Status
359 @chapter Project Status
360
361 @quotation
362 As soon as gfortran can parse all of the statements correctly,
363 it will be in the ``larva'' state.
364 When we generate code, the ``puppa'' state.
365 When gfortran is done,
366 we'll see if it will be a beautiful butterfly,
367 or just a big bug....
368
369 --Andy Vaught, April 2000
370 @end quotation
371
372 The start of the GNU Fortran 95 project was announced on
373 the GCC homepage in March 18, 2000
374 (even though Andy had already been working on it for a while,
375 of course).
376
377 Gfortran is currently reaching the stage where is is able to compile real
378 world programs.  However it is still under development and has many rough
379 edges.
380
381 @menu
382 * Compiler Status::
383 * Library Status::
384 * Proposed Extensions::
385 @end menu
386
387 @node Compiler Status
388 @section Compiler Status
389
390 @table @emph
391 @item Front end
392 This is the part of gfortran which parses a source file, verifies that it
393 is valid Fortran 95, performs compile time replacement of constants
394 (PARAMETER variables) and reads and generate module files. This is
395 almost complete. Every Fortran 95 source should be accepted, and most
396 none-Fortran 95 source should be rejected. If you find a source file where
397 this is not true, please tell us. You can use the -fsyntax-only switch to
398 make gfortran quit after running the front end, effectively reducing it to
399 a syntax checker.
400
401 @item Middle end interface
402 These are the parts of gfortran that take the parse tree generated by the
403 front end and translate it to the GENERIC form required by the GCC back
404 end. Work is ongoing in these parts of gfortran, but a large part has
405 already been completed.
406 @end table
407
408 @node Library Status
409 @section Library Status
410
411 Some intrinsic functions map directly to library functions, and in most
412 cases the name of the library function used depends on the type of the
413 arguments.  For some intrinsics we generate inline code, and for others,
414 such as sin, cos and sqrt, we rely on the backend to use special
415 instructions in the floating point unit of the CPU if available, or to
416 fall back to a call to libm if these are not available.
417
418 Implementation of some non-elemental intrinsic functions (eg. DOT_PRODUCT,
419 AVERAGE) is not yet optimal. This is hard because we have to make decisions
420 whether to use inline code (good for small arrays as no function call
421 overhead occurs) or generate function calls (good for large arrays as it
422 allows use of hand-optimized assembly routines, SIMD instructions, etc.)
423
424 The IO library is in a mostly usable state.  Unformatted I/O for
425 @code{REAL(KIND=10)} variables is currently not recommended.
426
427 Array intrinsics mostly work.
428
429 @node Proposed Extensions
430 @section Proposed Extensions
431
432 Here's a list of proposed extensions for @command{gfortran}, in no particular
433 order.  Most of these are necessary to be fully compatible with
434 existing Fortran compilers, but they are not part of the official
435 J3 Fortran 95 standard.
436
437 @subsection Compiler extensions: 
438 @itemize @bullet
439 @item
440 Flag for defining the kind number for default logicals.
441
442 @item
443 User-specified alignment rules for structures.
444 @item
445 Flag to generate @code{Makefile} info.
446
447 @item
448 Automatically extend single precision constants to double.
449
450 @item
451 Compile code that conserves memory by dynamically allocating common and
452 module storage either on stack or heap.
453
454 @item
455 Flag to cause the compiler to distinguish between upper and lower case
456 names.  The Fortran 95 standard does not distinguish them.
457
458 @item
459 Compile flag to generate code for array conformance checking (suggest -CC).
460
461 @item
462 User control of symbol names (underscores, etc).
463
464 @item
465 Compile setting for maximum size of stack frame size before spilling
466 parts to static or heap.
467
468 @item
469 Flag to force local variables into static space.
470
471 @item
472 Flag to force local variables onto stack.
473
474 @item
475 Flag to compile lines beginning with ``D''.
476
477 @item
478 Flag to ignore lines beginning with ``D''.
479
480 @item
481 Flag for maximum errors before ending compile.
482
483 @item
484 Generate code to check for null pointer dereferences -- prints locus of
485 dereference instead of segfaulting.  There was some discussion about this
486 option in the g95 development mailing list.
487
488 @item
489 Allow setting the default unit number.
490
491 @item
492 Option to initialize otherwise uninitialized integer and floating
493 point variables.
494
495 @item
496 Support for OpenMP directives.  This also requires support from the runtime
497 library and the rest of the compiler.
498
499 @item
500 Support for Fortran 200x. This includes several new features including
501 floating point exceptions, extended use of allocatable arrays, C
502 interoperability, Parameterizer data types and function pointers.
503 @end itemize
504
505
506 @subsection Environment Options
507 @itemize @bullet
508 @item
509 Pluggable library modules for random numbers, linear algebra.
510 LA should use BLAS calling conventions.
511
512 @item
513 Environment variables controlling actions on arithmetic exceptions like
514 overflow, underflow, precision loss -- Generate NaN, abort, default.
515 action.
516
517 @item
518 Set precision for fp units that support it (i387).
519
520 @item
521 Variable for setting fp rounding mode.
522
523 @item
524 Variable to fill uninitialized variables with a user-defined bit
525 pattern.
526
527 @item
528 Environment variable controlling filename that is opened for that unit
529 number.
530
531 @item
532 Environment variable to clear/trash memory being freed.
533
534 @item
535 Environment variable to control tracing of allocations and frees.
536
537 @item
538 Environment variable to display allocated memory at normal program end.
539
540 @item
541 Environment variable for filename for * IO-unit.
542
543 @item
544 Environment variable for temporary file directory.
545
546 @item
547 Environment variable forcing standard output to be line buffered (unix).
548
549 @end itemize
550
551 @node Runtime
552 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
553 @cindex Runtime
554
555 The behaviour of the @command{gfortran} can be influenced by
556 environment variables.
557 @menu
558 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set endianness for unformatted I/O
559 @end menu
560
561 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
562 @section GFORTRAN_CONVERT_UNIT --- Set endianness for unformatted I/O
563
564 By setting the @code{GFORTRAN_CONVERT_UNIT variable}, it is possible
565 to change the representation of data for unformatted files.
566 The syntax for the @code{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable is:
567 @smallexample
568 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception ;
569 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
570 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
571 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
572 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
573 @end smallexample
574 The variable consists of an optional default mode, followed by
575 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
576 from the preceding default and each other.  Each exception consists
577 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
578 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
579
580 @itemize @w{}
581 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
582 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
583 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
584         for unformatted files.
585 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
586 @end itemize
587 A missing mode for an exception is taken to mean @code{BIG_ENDIAN}.
588 Examples of values for @code{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} are:
589 @itemize @w{}
590 @item @code{'big_endian'}  Do all unformatted I/O in big_endian mode.
591 @item @code{'little_endian;native:10-20,25'}  Do all unformatted I/O 
592 in little_endian mode, except for units 10 to 20 and 25, which are in
593 native format.
594 @item @code{'10-20'}  Units 10 to 20 are big-endian, the rest is native.
595 @end itemize
596
597 Setting the environment variables should be done on the command
598 line or via the @code{export}
599 command for @code{sh}-compatible shells and via @code{setenv}
600 for @code{csh}-compatible shells.
601
602 Example for @code{sh}:
603 @smallexample
604 $ gfortran foo.f90
605 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
606 @end smallexample
607
608 Example code for @code{csh}:
609 @smallexample
610 % gfortran foo.f90
611 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
612 % ./a.out
613 @end smallexample
614
615 Using anything but the native representation for unformatted data
616 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
617 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
618 portable.
619
620 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
621 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
622 setting a default data representation for the whole program.  The
623 @code{CONVERT} specifier overrides the @code{-fconvert} compile options.
624
625 @c ---------------------------------------------------------------------
626 @c Extensions
627 @c ---------------------------------------------------------------------
628
629 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
630 @c whenever that is written :-)
631
632 @node Extensions
633 @chapter Extensions
634 @cindex Extension
635
636 @command{gfortran} implements a number of extensions over standard
637 Fortran. This chapter contains information on their syntax and
638 meaning.  There are currently two categories of @command{gfortran}
639 extensions, those that provide functionality beyond that provided
640 by any standard, and those that are supported by @command{gfortran}
641 purely for backward compatibility with legacy compilers.  By default,
642 @option{-std=gnu} allows the compiler to accept both types of
643 extensions, but to warn about the use of the latter.  Specifying
644 either @option{-std=f95} or @option{-std=f2003} disables both types
645 of extensions, and @option{-std=legacy} allows both without warning.
646
647 @menu
648 * Old-style kind specifications::
649 * Old-style variable initialization::
650 * Extensions to namelist::
651 * X format descriptor::
652 * Commas in FORMAT specifications::
653 * I/O item lists::
654 * Hexadecimal constants::
655 * Real array indices::
656 * Unary operators::
657 * Implicitly interconvert LOGICAL and INTEGER::
658 * Hollerith constants support::
659 * Cray pointers::
660 * CONVERT specifier::
661 @end menu
662
663 @node Old-style kind specifications
664 @section Old-style kind specifications
665 @cindex Kind specifications
666
667 @command{gfortran} allows old-style kind specifications in
668 declarations. These look like:
669 @smallexample
670       TYPESPEC*k x,y,z
671 @end smallexample
672 where @code{TYPESPEC} is a basic type, and where @code{k} is a valid kind
673 number for that type. The statement then declares @code{x}, @code{y}
674 and @code{z} to be of type @code{TYPESPEC} with kind @code{k}. In
675 other words, it is equivalent to the standard conforming declaration
676 @smallexample
677       TYPESPEC(k) x,y,z
678 @end smallexample
679
680 @node Old-style variable initialization
681 @section Old-style variable initialization
682 @cindex Initialization
683
684 @command{gfortran} allows old-style initialization of variables of the
685 form:
686 @smallexample
687       INTEGER*4 i/1/,j/2/
688       REAL*8 x(2,2) /3*0.,1./
689 @end smallexample
690 These are only allowed in declarations without double colons
691 (@code{::}), as these were introduced in Fortran 90 which also
692 introduced a new syntax for variable initializations. The syntax for
693 the individual initializers is as for the @code{DATA} statement, but
694 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
695 variable immediately preceding. In other words, something like
696 @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.
697
698 Examples of standard conforming code equivalent to the above example, are:
699 @smallexample
700 ! Fortran 90
701       INTEGER(4) :: i = 1, j = 2
702       REAL(8) :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
703 ! Fortran 77
704       INTEGER  i, j
705       DOUBLE PRECISION x(2,2)
706       DATA i,j,x /1,2,3*0.,1./
707 @end smallexample
708
709 @node Extensions to namelist
710 @section Extensions to namelist
711 @cindex Namelist
712
713 @command{gfortran} fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
714 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
715 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
716 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
717 namelist name.  Two extensions are permitted:
718
719 Old-style use of $ instead of &
720 @smallexample
721 $MYNML
722  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
723  CH(1:4) = "abcd"
724 $END
725 @end smallexample
726
727 It should be noticed that the default terminator is / rather than &END.
728
729 Querying of the namelist when inputting from stdin. After at least
730 one space, entering ? sends to stdout the namelist name and the names of
731 the variables in the namelist:
732 @smallexample
733 ?
734
735 &mynml
736  x
737  x%y
738  ch
739 &end
740 @end smallexample
741
742 Entering =? outputs the namelist to stdout, as if WRITE (*,NML = mynml)
743 had been called:
744 @smallexample
745 =?
746
747 &MYNML
748  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
749  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
750  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
751  CH=abcd,  /
752 @end smallexample
753
754 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
755 messages to stderr and execution continues, even if IOSTAT is set.
756
757 PRINT namelist is permitted.  This causes an error if -std=f95 is used.
758 @smallexample
759 PROGRAM test_print
760   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
761   NAMELIST /mynml/ x
762   PRINT mynml
763 END PROGRAM test_print
764 @end smallexample
765
766 @node X format descriptor
767 @section X format descriptor
768 @cindex X format descriptor
769
770 To support legacy codes, @command{gfortran} permits the count field
771 of the X edit descriptor in FORMAT statements to be omitted.  When
772 omitted, the count is implicitly assumed to be one.
773
774 @smallexample
775        PRINT 10, 2, 3
776 10     FORMAT (I1, X, I1)
777 @end smallexample
778
779 @node Commas in FORMAT specifications
780 @section Commas in FORMAT specifications
781 @cindex Commas in FORMAT specifications
782
783 To support legacy codes, @command{gfortran} allows the comma separator
784 to be omitted immediately before and after character string edit
785 descriptors in FORMAT statements.
786
787 @smallexample
788        PRINT 10, 2, 3
789 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
790 @end smallexample
791
792 @node I/O item lists
793 @section I/O item lists
794 @cindex I/O item lists
795
796 To support legacy codes, @command{gfortran} allows the input item list
797 of the READ statement, and the output item lists of the WRITE and PRINT
798 statements to start with a comma.
799
800 @node Hexadecimal constants
801 @section Hexadecimal constants
802 @cindex Hexadecimal constants
803
804 As a GNU extension, @command{gfortran} allows hexadecimal constants to
805 be specified using the X prefix, in addition to the standard Z prefix.
806
807 @node Real array indices
808 @section Real array indices
809 @cindex Real array indices
810
811 As a GNU extension, @command{gfortran} allows arrays to be indexed using
812 real types, whose values are implicitly converted to integers.
813
814 @node Unary operators
815 @section Unary operators
816 @cindex Unary operators
817
818 As a GNU extension, @command{gfortran} allows unary plus and unary
819 minus operators to appear as the second operand of binary arithmetic
820 operators without the need for parenthesis.
821
822 @smallexample
823        X = Y * -Z
824 @end smallexample
825
826 @node Implicitly interconvert LOGICAL and INTEGER
827 @section Implicitly interconvert LOGICAL and INTEGER
828 @cindex Implicitly interconvert LOGICAL and INTEGER
829
830 As a GNU extension for backwards compatibility with other compilers,
831 @command{gfortran} allows the implicit conversion of LOGICALs to INTEGERs
832 and vice versa.  When converting from a LOGICAL to an INTEGER, the numeric
833 value of @code{.FALSE.} is zero, and that of @code{.TRUE.} is one.  When
834 converting from INTEGER to LOGICAL, the value zero is interpreted as
835 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
836
837 @smallexample
838        INTEGER*4 i
839        i = .FALSE.
840 @end smallexample
841
842 @node Hollerith constants support
843 @section Hollerith constants support
844 @cindex Hollerith constants
845
846 A Hollerith constant is a string of characters preceded by the letter @samp{H}
847 or @samp{h}, and there must be an literal, unsigned, nonzero default integer
848 constant indicating the number of characters in the string. Hollerith constants
849 are stored as byte strings, one character per byte.
850
851 @command{gfortran} supports Hollerith constants. They can be used as the right
852 hands in the @code{DATA} statement and @code{ASSIGN} statement, also as the
853 arguments. The left hands can be of Integer, Real, Complex and Logical type.
854 The constant will be padded or truncated to fit the size of left hand.
855
856 Valid Hollerith constants examples:
857 @smallexample
858 complex*16 x(2)
859 data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
860 call foo (4H abc)
861 x(1) = 16Habcdefghijklmnop
862 @end smallexample
863
864 Invalid Hollerith constants examples:
865 @smallexample
866 integer*4 a
867 a = 8H12345678 ! The Hollerith constant is too long. It will be truncated.
868 a = 0H         ! At least one character needed.
869 @end smallexample
870
871 @node Cray pointers
872 @section Cray pointers
873 @cindex Cray pointers
874
875 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
876 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
877 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
878 "pointee" that is used to dereference the pointer.
879
880 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
881 @smallexample
882         pointer ( <pointer> , <pointee> )
883 @end smallexample
884 or,
885 @smallexample
886         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
887 @end smallexample
888 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
889 The pointee may be an array or scalar.  A pointee can be an assumed
890 size array -- that is, the last dimension may be left unspecified by
891 using a '*' in place of a value -- but a pointee cannot be an assumed
892 shape array.  No space is allocated for the pointee.
893
894 The pointee may have its type declared before or after the pointer
895 statement, and its array specification (if any) may be declared
896 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
897 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
898 machines have default integer sizes that are different than the size
899 of a pointer, and so the following code is not portable:
900 @smallexample
901         integer ipt
902         pointer (ipt, iarr)
903 @end smallexample
904 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
905 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
906 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
907 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
908 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
909 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
910 pointer.
911
912 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
913 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
914 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
915 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
916 @smallexample
917         real target(10)
918         real pointee(10)
919         pointer (ipt, pointee)
920         ipt = loc (target)
921         ipt = ipt + 1       
922 @end smallexample
923 The last statement does not set ipt to the address of
924 @code{target(1)}, as one familiar with C pointer arithmetic might
925 expect.  Adding 1 to ipt just adds one byte to the address stored in
926 ipt.
927
928 Any expression involving the pointee will be translated to use the
929 value stored in the pointer as the base address.
930
931 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
932 function loc(), loc() is essentially the C '&' operator, except the
933 address is cast to an integer type:
934 @smallexample
935         real ar(10)
936         pointer(ipt, arpte(10))
937         real arpte
938         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
939         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
940 @end smallexample
941 The pointer can also be set by a call to a malloc-type
942 function.  There is no malloc intrinsic implemented as part of the
943 Cray pointer extension, but it might be a useful future addition to
944 @command{gfortran}.  Even without an intrinsic malloc function,
945 dynamic memory allocation can be combined with Cray pointers by
946 calling a short C function:
947 @smallexample
948 mymalloc.c:
949
950         void mymalloc_(void **ptr, int *nbytes)
951         @{
952             *ptr = malloc(*nbytes);
953             return;
954         @}
955
956 caller.f:
957
958         program caller
959         integer ipinfo;
960         real*4 data
961         pointer (ipdata, data(1024))
962         call mymalloc(ipdata,4*1024)
963         end
964 @end smallexample
965 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
966 example:
967 @smallexample
968         integer target(10)
969         integer iarr(10)
970         pointer (ipt, iarr)
971         ipt = loc(target)
972 @end smallexample
973 As long as ipt remains unchanged, iarr is now an alias for target.
974 The optimizer, however, will not detect this aliasing, so it is unsafe
975 to use iarr and target simultaneously.  Using a pointee in any way
976 that violates the Fortran aliasing rules or assumptions is illegal.
977 It is the user's responsibility to avoid doing this; the compiler
978 works under the assumption that no such aliasing occurs.
979
980 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e.,
981 when they're used to access a dynamically allocated block of memory),
982 and also in any routine where a pointee is used, but any variable with
983 which it shares storage is not used.  Code that violates these rules
984 may not run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer;
985 any code that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this
986 is not unique to gfortran; any Fortran compiler that supports Cray
987 pointers will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
988
989 There are a number of restrictions on the attributes that can be
990 applied to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
991 attributes ALLOCATABLE, INTENT, OPTIONAL, DUMMY, TARGET, EXTERNAL,
992 INTRINSIC, or POINTER.  Pointers may not have the attributes
993 DIMENSION, POINTER, TARGET, ALLOCATABLE, EXTERNAL, or INTRINSIC.
994 Pointees may not occur in more than one pointer statement.  A pointee
995 cannot be a pointer.  Pointees cannot occur in equivalence, common, or
996 data statements.
997
998 A pointer may be modified during the course of a program, and this
999 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1000 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1001 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1002 will not change the base address of the array that was passed.
1003
1004 @node CONVERT specifier
1005 @section CONVERT specifier
1006 @cindex CONVERT specifier
1007
1008 gfortran allows the conversion of unformatted data between little-
1009 and big-endian representation to facilitate moving of data
1010 between different systems.  The conversion can be indicated with
1011 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1012 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1013 the data format via an environment variable.
1014
1015 Valid values for @code{CONVERT} are:
1016 @itemize @w{}
1017 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1018 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1019 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1020         for unformatted files.
1021 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1022         unformatted files.
1023 @end itemize
1024
1025 Using the option could look like this:
1026 @smallexample
1027   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1028        convert='big_endian')
1029 @end smallexample
1030
1031 The value of the conversion can be queried by using
1032 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1033 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1034
1035 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1036 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1037 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1038 ``extended double'' types on different architectures such as
1039 m68k and x86_64, which gfortran
1040 supports as @code{REAL(KIND=10)} will probably not work.
1041
1042 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1043 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1044 open statement}.  This is to give control over data formats to
1045 a user who does not have the source code of his program available.
1046
1047 Using anything but the native representation for unformatted data
1048 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1049 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1050 portable.
1051
1052 @c ---------------------------------------------------------------------
1053 @include intrinsic.texi
1054 @c ---------------------------------------------------------------------
1055
1056 @c ---------------------------------------------------------------------
1057 @c Contributing
1058 @c ---------------------------------------------------------------------
1059
1060 @node Contributing
1061 @chapter Contributing
1062 @cindex Contributing
1063
1064 Free software is only possible if people contribute to efforts
1065 to create it.
1066 We're always in need of more people helping out with ideas
1067 and comments, writing documentation and contributing code.
1068
1069 If you want to contribute to GNU Fortran 95,
1070 have a look at the long lists of projects you can take on.
1071 Some of these projects are small,
1072 some of them are large;
1073 some are completely orthogonal to the rest of what is
1074 happening on @command{gfortran},
1075 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
1076 All of these projects are important!
1077 We'll eventually get around to the things here,
1078 but they are also things doable by someone who is willing and able.
1079
1080 @menu
1081 * Contributors::
1082 * Projects::
1083 @end menu
1084
1085
1086 @node Contributors
1087 @section Contributors to GNU Fortran 95
1088 @cindex Contributors
1089 @cindex Credits
1090 @cindex Authors
1091
1092 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
1093 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
1094 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
1095
1096 The following individuals have contributed code and/or
1097 ideas and significant help to the gfortran project
1098 (in no particular order): 
1099
1100 @itemize @minus
1101 @item Andy Vaught
1102 @item Katherine Holcomb
1103 @item Tobias Schlüter
1104 @item Steven Bosscher
1105 @item Toon Moene
1106 @item Tim Prince
1107 @item Niels Kristian Bech Jensen
1108 @item Steven Johnson
1109 @item Paul Brook
1110 @item Feng Wang
1111 @item Bud Davis
1112 @item Paul Thomas
1113 @item François-Xavier Coudert
1114 @item Steve Kargl
1115 @item Jerry Delisle
1116 @item Janne Blomqvist
1117 @item Erik Edelmann
1118 @item Thomas Koenig
1119 @item Asher Langton
1120 @end itemize
1121
1122 The following people have contributed bug reports,
1123 smaller or larger patches,
1124 and much needed feedback and encouragement for the
1125 @command{gfortran} project: 
1126
1127 @itemize @minus
1128 @item Erik Schnetter
1129 @item Bill Clodius
1130 @item Kate Hedstrom
1131 @end itemize
1132
1133 Many other individuals have helped debug,
1134 test and improve @command{gfortran} over the past few years,
1135 and we welcome you to do the same!
1136 If you already have done so,
1137 and you would like to see your name listed in the
1138 list above, please contact us.
1139
1140
1141 @node Projects
1142 @section Projects
1143
1144 @table @emph
1145
1146 @item Help build the test suite
1147 Solicit more code for donation to the test suite.
1148 We can keep code private on request.
1149
1150 @item Bug hunting/squishing
1151 Find bugs and write more test cases!
1152 Test cases are especially very welcome,
1153 because it allows us to concentrate on fixing bugs
1154 instead of isolating them.
1155
1156 @item Smaller projects (``bug'' fixes):
1157   @itemize @minus
1158   @item Allow init exprs to be numbers raised to integer powers.
1159   @item Implement correct rounding.
1160   @item Implement F restrictions on Fortran 95 syntax.
1161   @item See about making Emacs-parsable error messages.
1162   @end itemize
1163 @end table
1164
1165 If you wish to work on the runtime libraries,
1166 please contact a project maintainer.
1167 @c TODO: email!
1168
1169
1170 @c ---------------------------------------------------------------------
1171 @c Standards
1172 @c ---------------------------------------------------------------------
1173
1174 @node Standards
1175 @chapter Standards
1176 @cindex Standards
1177
1178 The GNU Fortran 95 Compiler aims to be a conforming implementation of
1179 ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).
1180
1181 In the future it may also support other variants of and extensions to
1182 the Fortran language.  These include ANSI Fortran 77, ISO Fortran 90,
1183 ISO Fortran 2003 and OpenMP.
1184
1185 @menu
1186 * Fortran 2003 status::
1187 @end menu
1188
1189 @node Fortran 2003 status
1190 @section Fortran 2003 status
1191
1192 Although @command{gfortran} focuses on implementing the Fortran 95
1193 standard for the time being, a few Fortran 2003 features are currently
1194 available.
1195
1196 @itemize
1197 @item 
1198 Intrinsics @code{command_argument_count}, @code{get_command},
1199 @code{get_command_argument}, and @code{get_environment_variable}.
1200
1201 @item 
1202 @cindex Array constructors
1203 @cindex @code{[...]}
1204 Array constructors using square brackets. That is, @code{[...]} rather
1205 than @code{(/.../)}.
1206
1207 @item
1208 @cindex @code{FLUSH} statement
1209 @code{FLUSH} statement.
1210
1211 @item
1212 @cindex @code{IOMSG=} specifier
1213 @code{IOMSG=} specifier for I/O statements.
1214
1215 @item
1216 @cindex @code{ENUM} statement
1217 @cindex @code{ENUMERATOR} statement
1218 @cindex @command{-fshort-enums}
1219 Support for the declaration of enumeration constants via the
1220 @code{ENUM} and @code{ENUMERATOR} statements.  Interoperability with
1221 @command{gcc} is guaranteed also for the case where the
1222 @command{-fshort-enums} command line option is given.
1223
1224 @end itemize
1225
1226
1227 @c ---------------------------------------------------------------------
1228 @c GNU General Public License
1229 @c ---------------------------------------------------------------------
1230
1231 @include gpl.texi
1232
1233
1234
1235 @c ---------------------------------------------------------------------
1236 @c GNU Free Documentation License
1237 @c ---------------------------------------------------------------------
1238
1239 @include fdl.texi
1240
1241
1242
1243 @c ---------------------------------------------------------------------
1244 @c Funding Free Software
1245 @c ---------------------------------------------------------------------
1246
1247 @include funding.texi
1248
1249 @c ---------------------------------------------------------------------
1250 @c Index
1251 @c ---------------------------------------------------------------------
1252
1253 @node Index
1254 @unnumbered Index
1255
1256 @printindex cp
1257
1258 @bye