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4章常量和变量

第4章 常量和变量 常量和变量都是程序中预留的用于保存数据的内存空间。常量的值在程序运行过程中始终不会发生变化。而变量的值在程序的运行过程中是可以变化的。在Fortran语言中,有五种基本的数据类型可供使用。他们分别是整型(INTEGER)、实型(REAL)、复型(COMPLEX)、字符型(CHARACTER)和逻辑型(LOGICAL)。按用途,又可以分数值型、字符型和逻辑型三种。相应的常量和变量也可以分为这三种。本章将按照用途介绍常量和变量的基本概念。 4.1 数值型常量及其类型 数值型常量的值在程序运行过程中不会发生改变,它们通常也被称为常数。数值型常量包括整型常量、实型常量和复型常量。本节主要介绍数值型常量的类型和基本概念。 4.1.1 整型常量 整型常量也称为整型常数或整数。按照所需存储空间的大小,又分为长整型和短整型两种。长整型占用4字节的存储空间,短整型则占用2字节的存储空间。默认情况下为长整型。有些编译器还提供额外的扩展整型常量,如Compaq Visual Fortran在x86及其兼容机上额外提供占用1字节空间的整型常量;在OpenVMS、Tru64UNIX和Linux系统中还提供占用8字节空间的整型常量。 由于存储整型常量的内存单元容量是一定的,因此整数所能表达的范围是有限的。长整型能够存储的数值范围为-231到231-1,即-2,147,483,648到2,147,483,647之间;短整型能够存储的数值范围为-215到215-1,即-32,768到32,767之间。整型常量可以包含正负号,也可以不包含(此时默认为正,即+2与2等价)。在Fortran77标准中,常量内部的空格不起任何作用,如“123”与“1□2□3”等价;但Fortran90/95标准中则不允许出现这种表达方式。 4.1.2 实型常量 实型常量也称为实型常数或实数。按照所需存储空间的大小,实数分为单精度和双精度两种。在实数的表达方式上,可以分为小数形式和指数形式两种。下面分别进行说明。 1.实数的精度:单精度实数占用4字节的存储空间,有效位数6到7位;双精度实数占用8字节的存储空间,有效位数15到16位。 2.实数的表达形式:当以小数形式来表达实数时,小数点的前面或后面可以不出现数字,但不允许小数点前后都不出现数字。例如,+10.4、-0.8、34.、.01等都是合法的。 4.1.3 复型常量 复型常量也称为复型常数或复数。按所需存储空间的大小分为单精度和双精度两种。复型常数是Fortran语言中特有的一种数据结构,能够同时存储复数的实部和虚部。在程序中,复型常数用一个括弧中的两个实数来表示。第一个实数表示复数的实部,第二个实数表示复数的虚部。比如:(3.0,6.3)和(1.0E2,2.0E3)。在存储的时候,复型常数会占据两个实数的存储单元。因此,单精度的复型常数占用8字节的存储空间;双精度的复型常数则需要占用16字节的存储空间。Compaq Visual Fortran在OpenVMS、Tru64UNIX和Linux系统中还提供占用32字节存储空间的复型常量。 复型常量中实部和虚部所表达的数的范围与同精度的实数是一致的。即单精度时的数值范围为1-38到338;双精度时的数值范围为2.2250738585072013D-308到1.7976931348623158D308。 4.1.4 常量的存储形式 计算机在存储上述三种不同类型的常数时,并不区分数据的具体形式,而是统一将数据转化为二进制的形式进行存储。在转化的过程中,由于存储空间是一定的,因此存储实型常数时会产生存储误差的问题,即计算机的截断问题。在Compaq Visual Fortran安装目录的\DF98\BIN文件夹中有一个BITVIEWER程序可以查看各种数据在计算机中存储的二进制数据形式。通过它可以直观的了解计算机中数据的存储方式。软件的图形用户界面如图4.1所示,图中最下面一排的方框表示数据在计算机中的存储空间;每一个方框只有两个数值,即0和1;右侧有多个选项可供选择,用于表示数据所占用的存储空间。如4表示4字节、2表示2字节等。 4.1.5 符号常量 在程序中有时会经常用到同一个常数。如一些数学常数、物理常数等。如果每次都在程序中重复书写使用这些常数值,会显得很繁琐。Fortran允许用一个名字来对常量进行命名。比如常见的用PI来代表圆周率3.1415926535。此时称PI为“符号常量”或“符号常数”,即用符号来表示常量。在Fortran中,可以使用PARAMETER语句将一个符号声明为常量。比如将PI声明为常数3.1415926535,可以用如下的语句实现: PARAMETER (PI = 3.1415926

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