Fix typo in t-dimode
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
blob326470964b0c4771f463c60bde0a0ddf6721f3f9
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfortran.info
4 @set copyrights-gfortran 1999-2021
6 @include gcc-common.texi
8 @settitle The GNU Fortran Compiler
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
19 @c TODO: The following "Part" definitions are included here temporarily
20 @c until they are incorporated into the official Texinfo distribution.
21 @c They borrow heavily from Texinfo's \unnchapentry definitions.
23 @tex
24 \gdef\part#1#2{%
25   \pchapsepmacro
26   \gdef\thischapter{}
27   \begingroup
28     \vglue\titlepagetopglue
29     \titlefonts \rm
30     \leftline{Part #1:@* #2}
31     \vskip4pt \hrule height 4pt width \hsize \vskip4pt
32   \endgroup
33   \writetocentry{part}{#2}{#1}
35 \gdef\blankpart{%
36   \writetocentry{blankpart}{}{}
38 % Part TOC-entry definition for summary contents.
39 \gdef\dosmallpartentry#1#2#3#4{%
40   \vskip .5\baselineskip plus.2\baselineskip
41   \begingroup
42     \let\rm=\bf \rm
43     \tocentry{Part #2: #1}{\doshortpageno\bgroup#4\egroup}
44   \endgroup
46 \gdef\dosmallblankpartentry#1#2#3#4{%
47   \vskip .5\baselineskip plus.2\baselineskip
49 % Part TOC-entry definition for regular contents.  This has to be
50 % equated to an existing entry to not cause problems when the PDF
51 % outline is created.
52 \gdef\dopartentry#1#2#3#4{%
53   \unnchapentry{Part #2: #1}{}{#3}{#4}
55 \gdef\doblankpartentry#1#2#3#4{}
56 @end tex
58 @c %**end of header
60 @c Use with @@smallbook.
62 @c %** start of document
64 @c Cause even numbered pages to be printed on the left hand side of
65 @c the page and odd numbered pages to be printed on the right hand
66 @c side of the page.  Using this, you can print on both sides of a
67 @c sheet of paper and have the text on the same part of the sheet.
69 @c The text on right hand pages is pushed towards the right hand
70 @c margin and the text on left hand pages is pushed toward the left
71 @c hand margin.
72 @c (To provide the reverse effect, set bindingoffset to -0.75in.)
74 @c @tex
75 @c \global\bindingoffset=0.75in
76 @c \global\normaloffset =0.75in
77 @c @end tex
79 @copying
80 Copyright @copyright{} @value{copyrights-gfortran} Free Software Foundation, Inc.
82 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
83 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or
84 any later version published by the Free Software Foundation; with the
85 Invariant Sections being ``Funding Free Software'', the Front-Cover
86 Texts being (a) (see below), and with the Back-Cover Texts being (b)
87 (see below).  A copy of the license is included in the section entitled
88 ``GNU Free Documentation License''.
90 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
92      A GNU Manual
94 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
96      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
97      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
98      funds for GNU development.
99 @end copying
101 @ifinfo
102 @dircategory Software development
103 @direntry
104 * gfortran: (gfortran).                  The GNU Fortran Compiler.
105 @end direntry
106 This file documents the use and the internals of
107 the GNU Fortran compiler, (@command{gfortran}).
109 Published by the Free Software Foundation
110 51 Franklin Street, Fifth Floor
111 Boston, MA 02110-1301 USA
113 @insertcopying
114 @end ifinfo
117 @setchapternewpage odd
118 @titlepage
119 @title Using GNU Fortran
120 @versionsubtitle
121 @author The @t{gfortran} team
122 @page
123 @vskip 0pt plus 1filll
124 Published by the Free Software Foundation@*
125 51 Franklin Street, Fifth Floor@*
126 Boston, MA 02110-1301, USA@*
127 @c Last printed ??ber, 19??.@*
128 @c Printed copies are available for $? each.@*
129 @c ISBN ???
130 @sp 1
131 @insertcopying
132 @end titlepage
134 @c TODO: The following "Part" definitions are included here temporarily
135 @c until they are incorporated into the official Texinfo distribution.
137 @tex
138 \global\let\partentry=\dosmallpartentry
139 \global\let\blankpartentry=\dosmallblankpartentry
140 @end tex
141 @summarycontents
143 @tex
144 \global\let\partentry=\dopartentry
145 \global\let\blankpartentry=\doblankpartentry
146 @end tex
147 @contents
149 @page
151 @c ---------------------------------------------------------------------
152 @c TexInfo table of contents.
153 @c ---------------------------------------------------------------------
155 @ifnottex
156 @node Top
157 @top Introduction
158 @cindex Introduction
160 This manual documents the use of @command{gfortran},
161 the GNU Fortran compiler.  You can find in this manual how to invoke
162 @command{gfortran}, as well as its features and incompatibilities.
164 @ifset DEVELOPMENT
165 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
166 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it might
167 not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran compiler.
168 @end ifset
170 @comment
171 @comment  When you add a new menu item, please keep the right hand
172 @comment  aligned to the same column.  Do not use tabs.  This provides
173 @comment  better formatting.
174 @comment
175 @menu
176 * Introduction::
178 Part I: Invoking GNU Fortran
179 * Invoking GNU Fortran:: Command options supported by @command{gfortran}.
180 * Runtime::              Influencing runtime behavior with environment variables.
182 Part II: Language Reference
183 * Compiler Characteristics::      User-visible implementation details.
184 * Extensions::                    Language extensions implemented by GNU Fortran.
185 * Mixed-Language Programming::    Interoperability with C
186 * Coarray Programming::
187 * Intrinsic Procedures:: Intrinsic procedures supported by GNU Fortran.
188 * Intrinsic Modules::    Intrinsic modules supported by GNU Fortran.
190 * Contributing::         How you can help.
191 * Copying::              GNU General Public License says
192                          how you can copy and share GNU Fortran.
193 * GNU Free Documentation License::
194                          How you can copy and share this manual.
195 * Funding::              How to help assure continued work for free software.
196 * Option Index::         Index of command line options
197 * Keyword Index::        Index of concepts
198 @end menu
199 @end ifnottex
201 @c ---------------------------------------------------------------------
202 @c Introduction
203 @c ---------------------------------------------------------------------
205 @node Introduction
206 @chapter Introduction
208 @c The following duplicates the text on the TexInfo table of contents.
209 @iftex
210 This manual documents the use of @command{gfortran}, the GNU Fortran
211 compiler.  You can find in this manual how to invoke @command{gfortran},
212 as well as its features and incompatibilities.
214 @ifset DEVELOPMENT
215 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
216 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it
217 might not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran
218 compiler.
219 @end ifset
220 @end iftex
222 @menu
223 * About GNU Fortran::    What you should know about the GNU Fortran compiler.
224 * GNU Fortran and GCC::  You can compile Fortran, C, or other programs.
225 * Standards::            Standards supported by GNU Fortran.
226 @end menu
229 @c ---------------------------------------------------------------------
230 @c About GNU Fortran
231 @c ---------------------------------------------------------------------
233 @node About GNU Fortran
234 @section About GNU Fortran
236 The GNU Fortran compiler is the successor to @command{g77}, the
237 Fortran 77 front end included in GCC prior to version 4 (released in
238 2005).  While it is backward-compatible with most @command{g77}
239 extensions and command-line options, @command{gfortran} is a completely new
240 implemention designed to support more modern dialects of Fortran.
241 GNU Fortran implements the Fortran 77, 90 and 95 standards
242 completely, most of the Fortran 2003 and 2008 standards, and some
243 features from the 2018 standard.  It also implements several extensions
244 including OpenMP and OpenACC support for parallel programming.
246 The GNU Fortran compiler passes the
247 @uref{http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/fcvs21_f95.html,
248 NIST Fortran 77 Test Suite}, and produces acceptable results on the
249 @uref{http://www.netlib.org/lapack/faq.html#1.21, LAPACK Test Suite}.
250 It also provides respectable performance on
251 the @uref{https://polyhedron.com/?page_id=175,
252 Polyhedron Fortran compiler benchmarks} and the
253 @uref{http://www.netlib.org/benchmark/livermore,
254 Livermore Fortran Kernels test}.  It has been used to compile a number of
255 large real-world programs, including
256 @uref{http://hirlam.org/, the HARMONIE and HIRLAM weather forecasting code} and
257 @uref{https://github.com/dylan-jayatilaka/tonto,
258 the Tonto quantum chemistry package}; see
259 @url{https://gcc.gnu.org/@/wiki/@/GfortranApps} for an extended list.
261 GNU Fortran provides the following functionality:
263 @itemize @bullet
264 @item
265 Read a program, stored in a file and containing @dfn{source code}
266 instructions written in Fortran 77.
268 @item
269 Translate the program into instructions a computer
270 can carry out more quickly than it takes to translate the
271 original Fortran instructions.
272 The result after compilation of a program is
273 @dfn{machine code},
274 which is efficiently translated and processed
275 by a machine such as your computer.
276 Humans usually are not as good writing machine code
277 as they are at writing Fortran (or C++, Ada, or Java),
278 because it is easy to make tiny mistakes writing machine code.
280 @item
281 Provide information about the reasons why
282 the compiler may be unable to create a binary from the source code,
283 for example if the source code is flawed.
284 The Fortran language standards require that the compiler can point out
285 mistakes in your code.
286 An incorrect usage of the language causes an @dfn{error message}.
288 The compiler also attempts to diagnose cases where your
289 program contains a correct usage of the language,
290 but instructs the computer to do something questionable.
291 This kind of diagnostic message is called a @dfn{warning message}.
293 @item
294 Provide optional information about the translation passes
295 from the source code to machine code.
296 This can help you to find the cause of
297 certain bugs which may not be obvious in the source code,
298 but may be more easily found at a lower level compiler output.
299 It also helps developers to find bugs in the compiler itself.
301 @item
302 Provide information in the generated machine code that can
303 make it easier to find bugs in the program (using a debugging tool,
304 called a @dfn{debugger}, such as the GNU Debugger @command{gdb}).
306 @item
307 Locate and gather machine code already generated to
308 perform actions requested by statements in the program.
309 This machine code is organized into @dfn{modules} and is located
310 and @dfn{linked} to the user program.
311 @end itemize
313 The GNU Fortran compiler consists of several components:
315 @itemize @bullet
316 @item
317 A version of the @command{gcc} command
318 (which also might be installed as the system's @command{cc} command)
319 that also understands and accepts Fortran source code.
320 The @command{gcc} command is the @dfn{driver} program for
321 all the languages in the GNU Compiler Collection (GCC);
322 With @command{gcc},
323 you can compile the source code of any language for
324 which a front end is available in GCC.
326 @item
327 The @command{gfortran} command itself,
328 which also might be installed as the
329 system's @command{f95} command.
330 @command{gfortran} is just another driver program,
331 but specifically for the Fortran compiler only.
332 The primary difference between the @command{gcc} and @command{gfortran}
333 commands is that the latter automatically links the correct libraries
334 to your program.
336 @item
337 A collection of run-time libraries.
338 These libraries contain the machine code needed to support
339 capabilities of the Fortran language that are not directly
340 provided by the machine code generated by the
341 @command{gfortran} compilation phase,
342 such as intrinsic functions and subroutines,
343 and routines for interaction with files and the operating system.
344 @c and mechanisms to spawn,
345 @c unleash and pause threads in parallelized code.
347 @item
348 The Fortran compiler itself, (@command{f951}).
349 This is the GNU Fortran parser and code generator,
350 linked to and interfaced with the GCC backend library.
351 @command{f951} ``translates'' the source code to
352 assembler code.  You would typically not use this
353 program directly;
354 instead, the @command{gcc} or @command{gfortran} driver
355 programs call it for you.
356 @end itemize
359 @c ---------------------------------------------------------------------
360 @c GNU Fortran and GCC
361 @c ---------------------------------------------------------------------
363 @node GNU Fortran and GCC
364 @section GNU Fortran and GCC
365 @cindex GNU Compiler Collection
366 @cindex GCC
368 GNU Fortran is a part of GCC, the @dfn{GNU Compiler Collection}.  GCC
369 consists of a collection of front ends for various languages, which
370 translate the source code into a language-independent form called
371 @dfn{GENERIC}.  This is then processed by a common middle end which
372 provides optimization, and then passed to one of a collection of back
373 ends which generate code for different computer architectures and
374 operating systems.
376 Functionally, this is implemented with a driver program (@command{gcc})
377 which provides the command-line interface for the compiler.  It calls
378 the relevant compiler front-end program (e.g., @command{f951} for
379 Fortran) for each file in the source code, and then calls the assembler
380 and linker as appropriate to produce the compiled output.  In a copy of
381 GCC that has been compiled with Fortran language support enabled,
382 @command{gcc} recognizes files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.ftn},
383 @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03} and @file{.f08} extensions as
384 Fortran source code, and compiles it accordingly.  A @command{gfortran}
385 driver program is also provided, which is identical to @command{gcc}
386 except that it automatically links the Fortran runtime libraries into the
387 compiled program.
389 Source files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.fpp}, @file{.ftn}, @file{.F},
390 @file{.FOR}, @file{.FPP}, and @file{.FTN} extensions are treated as fixed form.
391 Source files with @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03}, @file{.f08},
392 @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} and @file{.F08} extensions are
393 treated as free form.  The capitalized versions of either form are run
394 through preprocessing.  Source files with the lower case @file{.fpp}
395 extension are also run through preprocessing.
397 This manual specifically documents the Fortran front end, which handles
398 the programming language's syntax and semantics.  The aspects of GCC
399 that relate to the optimization passes and the back-end code generation
400 are documented in the GCC manual; see
401 @ref{Top,,Introduction,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}.
402 The two manuals together provide a complete reference for the GNU
403 Fortran compiler.
405 @c ---------------------------------------------------------------------
406 @c Standards
407 @c ---------------------------------------------------------------------
409 @node Standards
410 @section Standards
411 @cindex Standards
413 @menu
414 * Fortran 95 status::
415 * Fortran 2003 status::
416 * Fortran 2008 status::
417 * Fortran 2018 status::
418 @end menu
420 Fortran is developed by the Working Group 5 of Sub-Committee 22 of the
421 Joint Technical Committee 1 of the International Organization for
422 Standardization and the International Electrotechnical Commission (IEC).
423 This group is known as @uref{http://www.nag.co.uk/sc22wg5/, WG5}.
424 Official Fortran standard documents are available for purchase
425 from ISO; a collection of free documents (typically final drafts) are
426 also available on the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/GFortranStandards, wiki}.
428 The GNU Fortran compiler implements ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).
429 As such, it can also compile essentially all standard-compliant
430 Fortran 90 and Fortran 77 programs.  It also supports the ISO/IEC
431 TR-15581 enhancements to allocatable arrays.
433 GNU Fortran also supports almost all of ISO/IEC 1539-1:2004
434 (Fortran 2003) and ISO/IEC 1539-1:2010 (Fortran 2008).
435 It has partial support for features introduced in ISO/IEC
436 1539:2018 (Fortran 2018), the most recent version of the Fortran
437 language standard, including full support for the Technical Specification
438 @code{Further Interoperability of Fortran with C} (ISO/IEC TS 29113:2012).
439 More details on support for these standards can be
440 found in the following sections of the documentation.
442 Additionally, the GNU Fortran compilers supports the OpenMP specification
443 (version 4.5 and partial support of the features of the 5.0 version,
444 @url{http://openmp.org/@/openmp-specifications/}).
445 There also is support for the OpenACC specification (targeting
446 version 2.6, @uref{http://www.openacc.org/}).  See
447 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/OpenACC} for more information.
449 @node Fortran 95 status
450 @subsection Fortran 95 status
451 @cindex Varying length strings
452 @cindex strings, varying length
453 @cindex conditional compilation
455 The Fortran 95 standard specifies in Part 2 (ISO/IEC 1539-2:2000)
456 varying length character strings.  While GNU Fortran currently does not
457 support such strings directly, there exist two Fortran implementations
458 for them, which work with GNU Fortran.  They can be found at
459 @uref{http://www.fortran.com/@/iso_varying_string.f95} and at
460 @uref{ftp://ftp.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/ISO_VARYING_STRING/}.
462 Deferred-length character strings of Fortran 2003 supports part of
463 the features of @code{ISO_VARYING_STRING} and should be considered as
464 replacement. (Namely, allocatable or pointers of the type
465 @code{character(len=:)}.)
467 Part 3 of the Fortran 95 standard (ISO/IEC 1539-3:1998) defines
468 Conditional Compilation, which is not widely used and not directly
469 supported by the GNU Fortran compiler.  You can use the program coco
470 to preprocess such files (@uref{http://www.daniellnagle.com/coco.html}).
472 @node Fortran 2003 status
473 @subsection Fortran 2003 status
475 GNU Fortran implements the Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004) standard
476 except for finalization support, which is incomplete.
477 See the
478 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2003, wiki page} for a full list
479 of new features introduced by Fortran 2003 and their implementation status.
481 @node Fortran 2008 status
482 @subsection Fortran 2008 status
484 The GNU Fortran compiler supports almost all features of Fortran 2008;
485 the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2008Status, wiki}
486 has some information about the current implementation status.
487 In particular, the following are not yet supported:
489 @itemize @bullet
490 @item
491 @code{DO CONCURRENT} and @code{FORALL} do not recognize a
492 type-spec in the loop header.
494 @item
495 The change to permit any constant expression in subscripts and
496 nested implied-do limits in a @code{DATA} statement has not been implemented.
497 @end itemize
500 @node Fortran 2018 status
501 @subsection Fortran 2018 status
503 Fortran 2018 (ISO/IEC 1539:2018) is the most recent version
504 of the Fortran language standard.  GNU Fortran implements some of the
505 new features of this standard:
507 @itemize @bullet
508 @item
509 All Fortran 2018 features derived from ISO/IEC TS 29113:2012,
510 ``Further Interoperability of Fortran with C'', are supported by GNU Fortran.
511 This includes assumed-type and assumed-rank objects and
512 the @code{SELECT RANK} construct as well as the parts relating to
513 @code{BIND(C)} functions.
514 See also @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
516 @item
517 GNU Fortran supports a subset of features derived from ISO/IEC TS 18508:2015,
518 ``Additional Parallel Features in Fortran'':
520 @itemize @bullet
521 @item
522 The new atomic ADD, CAS, FETCH and ADD/OR/XOR, OR and XOR intrinsics.
524 @item
525 The @code{CO_MIN} and @code{CO_MAX} and @code{SUM} reduction intrinsics,
526 and the @code{CO_BROADCAST} and @code{CO_REDUCE} intrinsic, except that those
527 do not support polymorphic types or types with allocatable, pointer or
528 polymorphic components.
530 @item
531 Events (@code{EVENT POST}, @code{EVENT WAIT}, @code{EVENT_QUERY}).
533 @item
534 Failed images (@code{FAIL IMAGE}, @code{IMAGE_STATUS},
535 @code{FAILED_IMAGES}, @code{STOPPED_IMAGES}).
537 @end itemize
539 @item
540 An @code{ERROR STOP} statement is permitted in a @code{PURE}
541 procedure.
543 @item
544 GNU Fortran supports the @code{IMPLICIT NONE} statement with an
545 @code{implicit-none-spec-list}.
547 @item
548 The behavior of the @code{INQUIRE} statement with the @code{RECL=}
549 specifier now conforms to Fortran 2018.
551 @end itemize
554 @c =====================================================================
555 @c PART I: INVOCATION REFERENCE
556 @c =====================================================================
558 @tex
559 \part{I}{Invoking GNU Fortran}
560 @end tex
562 @c ---------------------------------------------------------------------
563 @c Compiler Options
564 @c ---------------------------------------------------------------------
566 @include invoke.texi
569 @c ---------------------------------------------------------------------
570 @c Runtime
571 @c ---------------------------------------------------------------------
573 @node Runtime
574 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
575 @cindex environment variable
577 The behavior of the @command{gfortran} can be influenced by
578 environment variables.
580 Malformed environment variables are silently ignored.
582 @menu
583 * TMPDIR:: Directory for scratch files
584 * GFORTRAN_STDIN_UNIT:: Unit number for standard input
585 * GFORTRAN_STDOUT_UNIT:: Unit number for standard output
586 * GFORTRAN_STDERR_UNIT:: Unit number for standard error
587 * GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL:: Do not buffer I/O for all units
588 * GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED:: Do not buffer I/O for preconnected units.
589 * GFORTRAN_SHOW_LOCUS::  Show location for runtime errors
590 * GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS:: Print leading + where permitted
591 * GFORTRAN_LIST_SEPARATOR::  Separator for list output
592 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set endianness for unformatted I/O
593 * GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE:: Show backtrace on run-time errors
594 * GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE:: Buffer size for formatted files
595 * GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE:: Buffer size for unformatted files
596 @end menu
598 @node TMPDIR
599 @section @env{TMPDIR}---Directory for scratch files
601 When opening a file with @code{STATUS='SCRATCH'}, GNU Fortran tries to
602 create the file in one of the potential directories by testing each
603 directory in the order below.
605 @enumerate
606 @item
607 The environment variable @env{TMPDIR}, if it exists.
609 @item
610 On the MinGW target, the directory returned by the @code{GetTempPath}
611 function. Alternatively, on the Cygwin target, the @env{TMP} and
612 @env{TEMP} environment variables, if they exist, in that order.
614 @item
615 The @code{P_tmpdir} macro if it is defined, otherwise the directory
616 @file{/tmp}.
617 @end enumerate
619 @node GFORTRAN_STDIN_UNIT
620 @section @env{GFORTRAN_STDIN_UNIT}---Unit number for standard input
622 This environment variable can be used to select the unit number
623 preconnected to standard input.  This must be a positive integer.
624 The default value is 5.
626 @node GFORTRAN_STDOUT_UNIT
627 @section @env{GFORTRAN_STDOUT_UNIT}---Unit number for standard output
629 This environment variable can be used to select the unit number
630 preconnected to standard output.  This must be a positive integer.
631 The default value is 6.
633 @node GFORTRAN_STDERR_UNIT
634 @section @env{GFORTRAN_STDERR_UNIT}---Unit number for standard error
636 This environment variable can be used to select the unit number
637 preconnected to standard error.  This must be a positive integer.
638 The default value is 0.
640 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL
641 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL}---Do not buffer I/O on all units
643 This environment variable controls whether all I/O is unbuffered.  If
644 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, all I/O is
645 unbuffered.  This will slow down small sequential reads and writes.  If
646 the first letter is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.
647 This is the default.
649 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED
650 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED}---Do not buffer I/O on preconnected units
652 The environment variable named @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} controls
653 whether I/O on a preconnected unit (i.e.@: STDOUT or STDERR) is unbuffered.  If
654 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, I/O is unbuffered.  This
655 will slow down small sequential reads and writes.  If the first letter
656 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.  This is the default.
658 @node GFORTRAN_SHOW_LOCUS
659 @section @env{GFORTRAN_SHOW_LOCUS}---Show location for runtime errors
661 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, filename and
662 line numbers for runtime errors are printed.  If the first letter is
663 @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, do not print filename and line numbers
664 for runtime errors.  The default is to print the location.
666 @node GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS
667 @section @env{GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS}---Print leading + where permitted
669 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1},
670 a plus sign is printed
671 where permitted by the Fortran standard.  If the first letter
672 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, a plus sign is not printed
673 in most cases.  Default is not to print plus signs.
675 @node GFORTRAN_LIST_SEPARATOR
676 @section @env{GFORTRAN_LIST_SEPARATOR}---Separator for list output
678 This environment variable specifies the separator when writing
679 list-directed output.  It may contain any number of spaces and
680 at most one comma.  If you specify this on the command line,
681 be sure to quote spaces, as in
682 @smallexample
683 $ GFORTRAN_LIST_SEPARATOR='  ,  ' ./a.out
684 @end smallexample
685 when @command{a.out} is the compiled Fortran program that you want to run.
686 Default is a single space.
688 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
689 @section @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}---Set endianness for unformatted I/O
691 By setting the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable, it is possible
692 to change the representation of data for unformatted files.
693 The syntax for the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable is:
694 @smallexample
695 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception | exception ;
696 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
697 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
698 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
699 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
700 @end smallexample
701 The variable consists of an optional default mode, followed by
702 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
703 from the preceding default and each other.  Each exception consists
704 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
705 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
707 @itemize @w{}
708 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
709 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
710 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
711 for unformatted files.
712 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
713 @end itemize
714 A missing mode for an exception is taken to mean @code{BIG_ENDIAN}.
715 Examples of values for @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} are:
716 @itemize @w{}
717 @item @code{'big_endian'}  Do all unformatted I/O in big_endian mode.
718 @item @code{'little_endian;native:10-20,25'}  Do all unformatted I/O
719 in little_endian mode, except for units 10 to 20 and 25, which are in
720 native format.
721 @item @code{'10-20'}  Units 10 to 20 are big-endian, the rest is native.
722 @end itemize
724 Setting the environment variables should be done on the command
725 line or via the @command{export}
726 command for @command{sh}-compatible shells and via @command{setenv}
727 for @command{csh}-compatible shells.
729 Example for @command{sh}:
730 @smallexample
731 $ gfortran foo.f90
732 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
733 @end smallexample
735 Example code for @command{csh}:
736 @smallexample
737 % gfortran foo.f90
738 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
739 % ./a.out
740 @end smallexample
742 Using anything but the native representation for unformatted data
743 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
744 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
745 portable.
747 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
748 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
749 setting a default data representation for the whole program.  The
750 @code{CONVERT} specifier overrides the @option{-fconvert} compile options.
752 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
753 environment variable will override the CONVERT specifier in the
754 open statement}.  This is to give control over data formats to
755 users who do not have the source code of their program available.
757 @node GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE
758 @section @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE}---Show backtrace on run-time errors
760 If the @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE} variable is set to @samp{y},
761 @samp{Y} or @samp{1} (only the first letter is relevant) then a
762 backtrace is printed when a serious run-time error occurs.  To disable
763 the backtracing, set the variable to @samp{n}, @samp{N}, @samp{0}.
764 Default is to print a backtrace unless the @option{-fno-backtrace}
765 compile option was used.
767 @node GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE
768 @section @env{GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE}---Set buffer size for formatted I/O
770 The @env{GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE} environment variable
771 specifies buffer size in bytes to be used for formatted output.
772 The default value is 8192.
774 @node GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE
775 @section @env{GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE}---Set buffer size for unformatted I/O
777 The @env{GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE} environment variable
778 specifies buffer size in bytes to be used for unformatted output.
779 The default value is 131072.
781 @c =====================================================================
782 @c PART II: LANGUAGE REFERENCE
783 @c =====================================================================
785 @tex
786 \part{II}{Language Reference}
787 @end tex
791 @c ---------------------------------------------------------------------
792 @c Compiler Characteristics
793 @c ---------------------------------------------------------------------
795 @node Compiler Characteristics
796 @chapter Compiler Characteristics
798 This chapter describes certain characteristics of the GNU Fortran
799 compiler, that are not specified by the Fortran standard, but which
800 might in some way or another become visible to the programmer.
802 @menu
803 * KIND Type Parameters::
804 * Internal representation of LOGICAL variables::
805 * Evaluation of logical expressions::
806 * MAX and MIN intrinsics with REAL NaN arguments::
807 * Thread-safety of the runtime library::
808 * Data consistency and durability::
809 * Files opened without an explicit ACTION= specifier::
810 * File operations on symbolic links::
811 * File format of unformatted sequential files::
812 * Asynchronous I/O::
813 @end menu
816 @node KIND Type Parameters
817 @section KIND Type Parameters
818 @cindex kind
820 The @code{KIND} type parameters supported by GNU Fortran for the primitive
821 data types are:
823 @table @code
825 @item INTEGER
826 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
828 @item LOGICAL
829 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
831 @item REAL
832 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
834 @item COMPLEX
835 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
837 @item DOUBLE PRECISION
838 4, 8, 10*, 16*, default: 8***
840 @item CHARACTER
841 1, 4, default: 1
843 @end table
845 @noindent
846 * not available on all systems @*
847 ** unless @option{-fdefault-integer-8} is used @*
848 *** unless @option{-fdefault-real-8} is used (see @ref{Fortran Dialect Options})
850 @noindent
851 The @code{KIND} value matches the storage size in bytes, except for
852 @code{COMPLEX} where the storage size is twice as much (or both real and
853 imaginary part are a real value of the given size).  It is recommended to use
854 the @ref{SELECTED_CHAR_KIND}, @ref{SELECTED_INT_KIND} and
855 @ref{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics or the @code{INT8}, @code{INT16},
856 @code{INT32}, @code{INT64}, @code{REAL32}, @code{REAL64}, and @code{REAL128}
857 parameters of the @code{ISO_FORTRAN_ENV} module instead of the concrete values.
858 The available kind parameters can be found in the constant arrays
859 @code{CHARACTER_KINDS}, @code{INTEGER_KINDS}, @code{LOGICAL_KINDS} and
860 @code{REAL_KINDS} in the @ref{ISO_FORTRAN_ENV} module.  For C interoperability,
861 the kind parameters of the @ref{ISO_C_BINDING} module should be used.
864 @node Internal representation of LOGICAL variables
865 @section Internal representation of LOGICAL variables
866 @cindex logical, variable representation
868 The Fortran standard does not specify how variables of @code{LOGICAL}
869 type are represented, beyond requiring that @code{LOGICAL} variables
870 of default kind have the same storage size as default @code{INTEGER}
871 and @code{REAL} variables.  The GNU Fortran internal representation is
872 as follows.
874 A @code{LOGICAL(KIND=N)} variable is represented as an
875 @code{INTEGER(KIND=N)} variable, however, with only two permissible
876 values: @code{1} for @code{.TRUE.} and @code{0} for
877 @code{.FALSE.}.  Any other integer value results in undefined behavior.
879 See also @ref{Argument passing conventions} and @ref{Interoperability with C}.
882 @node Evaluation of logical expressions
883 @section Evaluation of logical expressions
885 The Fortran standard does not require the compiler to evaluate all parts of an
886 expression, if they do not contribute to the final result.  For logical
887 expressions with @code{.AND.} or @code{.OR.} operators, in particular, GNU
888 Fortran will optimize out function calls (even to impure functions) if the
889 result of the expression can be established without them.  However, since not
890 all compilers do that, and such an optimization can potentially modify the
891 program flow and subsequent results, GNU Fortran throws warnings for such
892 situations with the @option{-Wfunction-elimination} flag.
895 @node MAX and MIN intrinsics with REAL NaN arguments
896 @section MAX and MIN intrinsics with REAL NaN arguments
897 @cindex MAX, MIN, NaN
899 The Fortran standard does not specify what the result of the
900 @code{MAX} and @code{MIN} intrinsics are if one of the arguments is a
901 @code{NaN}.  Accordingly, the GNU Fortran compiler does not specify
902 that either, as this allows for faster and more compact code to be
903 generated.  If the programmer wishes to take some specific action in
904 case one of the arguments is a @code{NaN}, it is necessary to
905 explicitly test the arguments before calling @code{MAX} or @code{MIN},
906 e.g. with the @code{IEEE_IS_NAN} function from the intrinsic module
907 @code{IEEE_ARITHMETIC}.
910 @node Thread-safety of the runtime library
911 @section Thread-safety of the runtime library
912 @cindex thread-safety, threads
914 GNU Fortran can be used in programs with multiple threads, e.g.@: by
915 using OpenMP, by calling OS thread handling functions via the
916 @code{ISO_C_BINDING} facility, or by GNU Fortran compiled library code
917 being called from a multi-threaded program.
919 The GNU Fortran runtime library, (@code{libgfortran}), supports being
920 called concurrently from multiple threads with the following
921 exceptions.
923 During library initialization, the C @code{getenv} function is used,
924 which need not be thread-safe.  Similarly, the @code{getenv}
925 function is used to implement the @code{GET_ENVIRONMENT_VARIABLE} and
926 @code{GETENV} intrinsics.  It is the responsibility of the user to
927 ensure that the environment is not being updated concurrently when any
928 of these actions are taking place.
930 The @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} and @code{SYSTEM} intrinsics are
931 implemented with the @code{system} function, which need not be
932 thread-safe.  It is the responsibility of the user to ensure that
933 @code{system} is not called concurrently.
935 For platforms not supporting thread-safe POSIX functions, further
936 functionality might not be thread-safe.  For details, please consult
937 the documentation for your operating system.
939 The GNU Fortran runtime library uses various C library functions that
940 depend on the locale, such as @code{strtod} and @code{snprintf}.  In
941 order to work correctly in locale-aware programs that set the locale
942 using @code{setlocale}, the locale is reset to the default ``C''
943 locale while executing a formatted @code{READ} or @code{WRITE}
944 statement.  On targets supporting the POSIX 2008 per-thread locale
945 functions (e.g. @code{newlocale}, @code{uselocale},
946 @code{freelocale}), these are used and thus the global locale set
947 using @code{setlocale} or the per-thread locales in other threads are
948 not affected.  However, on targets lacking this functionality, the
949 global LC_NUMERIC locale is set to ``C'' during the formatted I/O.
950 Thus, on such targets it's not safe to call @code{setlocale}
951 concurrently from another thread while a Fortran formatted I/O
952 operation is in progress.  Also, other threads doing something
953 dependent on the LC_NUMERIC locale might not work correctly if a
954 formatted I/O operation is in progress in another thread.
956 @node Data consistency and durability
957 @section Data consistency and durability
958 @cindex consistency, durability
960 This section contains a brief overview of data and metadata
961 consistency and durability issues when doing I/O.
963 With respect to durability, GNU Fortran makes no effort to ensure that
964 data is committed to stable storage. If this is required, the GNU
965 Fortran programmer can use the intrinsic @code{FNUM} to retrieve the
966 low level file descriptor corresponding to an open Fortran unit. Then,
967 using e.g. the @code{ISO_C_BINDING} feature, one can call the
968 underlying system call to flush dirty data to stable storage, such as
969 @code{fsync} on POSIX, @code{_commit} on MingW, or @code{fcntl(fd,
970 F_FULLSYNC, 0)} on Mac OS X. The following example shows how to call
971 fsync:
973 @smallexample
974   ! Declare the interface for POSIX fsync function
975   interface
976     function fsync (fd) bind(c,name="fsync")
977     use iso_c_binding, only: c_int
978       integer(c_int), value :: fd
979       integer(c_int) :: fsync
980     end function fsync
981   end interface
983   ! Variable declaration
984   integer :: ret
986   ! Opening unit 10
987   open (10,file="foo")
989   ! ...
990   ! Perform I/O on unit 10
991   ! ...
993   ! Flush and sync
994   flush(10)
995   ret = fsync(fnum(10))
997   ! Handle possible error
998   if (ret /= 0) stop "Error calling FSYNC"
999 @end smallexample
1001 With respect to consistency, for regular files GNU Fortran uses
1002 buffered I/O in order to improve performance. This buffer is flushed
1003 automatically when full and in some other situations, e.g. when
1004 closing a unit. It can also be explicitly flushed with the
1005 @code{FLUSH} statement. Also, the buffering can be turned off with the
1006 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL} and
1007 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} environment variables. Special
1008 files, such as terminals and pipes, are always unbuffered. Sometimes,
1009 however, further things may need to be done in order to allow other
1010 processes to see data that GNU Fortran has written, as follows.
1012 The Windows platform supports a relaxed metadata consistency model,
1013 where file metadata is written to the directory lazily. This means
1014 that, for instance, the @code{dir} command can show a stale size for a
1015 file. One can force a directory metadata update by closing the unit,
1016 or by calling @code{_commit} on the file descriptor. Note, though,
1017 that @code{_commit} will force all dirty data to stable storage, which
1018 is often a very slow operation.
1020 The Network File System (NFS) implements a relaxed consistency model
1021 called open-to-close consistency. Closing a file forces dirty data and
1022 metadata to be flushed to the server, and opening a file forces the
1023 client to contact the server in order to revalidate cached
1024 data. @code{fsync} will also force a flush of dirty data and metadata
1025 to the server. Similar to @code{open} and @code{close}, acquiring and
1026 releasing @code{fcntl} file locks, if the server supports them, will
1027 also force cache validation and flushing dirty data and metadata.
1030 @node Files opened without an explicit ACTION= specifier
1031 @section Files opened without an explicit ACTION= specifier
1032 @cindex open, action
1034 The Fortran standard says that if an @code{OPEN} statement is executed
1035 without an explicit @code{ACTION=} specifier, the default value is
1036 processor dependent.  GNU Fortran behaves as follows:
1038 @enumerate
1039 @item Attempt to open the file with @code{ACTION='READWRITE'}
1040 @item If that fails, try to open with @code{ACTION='READ'}
1041 @item If that fails, try to open with @code{ACTION='WRITE'}
1042 @item If that fails, generate an error
1043 @end enumerate
1046 @node File operations on symbolic links
1047 @section File operations on symbolic links
1048 @cindex file, symbolic link
1050 This section documents the behavior of GNU Fortran for file operations on
1051 symbolic links, on systems that support them.
1053 @itemize
1055 @item Results of INQUIRE statements of the ``inquire by file'' form will
1056 relate to the target of the symbolic link. For example,
1057 @code{INQUIRE(FILE="foo",EXIST=ex)} will set @var{ex} to @var{.true.} if
1058 @var{foo} is a symbolic link pointing to an existing file, and @var{.false.}
1059 if @var{foo} points to an non-existing file (``dangling'' symbolic link).
1061 @item Using the @code{OPEN} statement with a @code{STATUS="NEW"} specifier
1062 on a symbolic link will result in an error condition, whether the symbolic
1063 link points to an existing target or is dangling.
1065 @item If a symbolic link was connected, using the @code{CLOSE} statement
1066 with a @code{STATUS="DELETE"} specifier will cause the symbolic link itself
1067 to be deleted, not its target.
1069 @end itemize
1071 @node File format of unformatted sequential files
1072 @section File format of unformatted sequential files
1073 @cindex file, unformatted sequential
1074 @cindex unformatted sequential
1075 @cindex sequential, unformatted
1076 @cindex record marker
1077 @cindex subrecord
1079 Unformatted sequential files are stored as logical records using
1080 record markers.  Each logical record consists of one of more
1081 subrecords.
1083 Each subrecord consists of a leading record marker, the data written
1084 by the user program, and a trailing record marker.  The record markers
1085 are four-byte integers by default, and eight-byte integers if the
1086 @option{-fmax-subrecord-length=8} option (which exists for backwards
1087 compability only) is in effect.
1089 The representation of the record markers is that of unformatted files
1090 given with the @option{-fconvert} option, the @ref{CONVERT specifier}
1091 in an open statement or the @ref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} environment
1092 variable.
1094 The maximum number of bytes of user data in a subrecord is 2147483639
1095 (2 GiB - 9) for a four-byte record marker.  This limit can be lowered
1096 with the @option{-fmax-subrecord-length} option, altough this is
1097 rarely useful. If the length of a logical record exceeds this limit,
1098 the data is distributed among several subrecords.
1100 The absolute of the number stored in the record markers is the number
1101 of bytes of user data in the corresponding subrecord.  If the leading
1102 record marker of a subrecord contains a negative number, another
1103 subrecord follows the current one.  If the trailing record marker
1104 contains a negative number, then there is a preceding subrecord.
1106 In the most simple case, with only one subrecord per logical record,
1107 both record markers contain the number of bytes of user data in the
1108 record.
1110 The format for unformatted sequential data can be duplicated using
1111 unformatted stream, as shown in the example program for an unformatted
1112 record containing a single subrecord:
1114 @smallexample
1115 program main
1116   use iso_fortran_env, only: int32
1117   implicit none
1118   integer(int32) :: i
1119   real, dimension(10) :: a, b
1120   call random_number(a)
1121   open (10,file='test.dat',form='unformatted',access='stream')
1122   inquire (iolength=i) a
1123   write (10) i, a, i
1124   close (10)
1125   open (10,file='test.dat',form='unformatted')
1126   read (10) b
1127   if (all (a == b)) print *,'success!'
1128 end program main
1129 @end smallexample
1131 @node Asynchronous I/O
1132 @section Asynchronous I/O
1133 @cindex input/output, asynchronous
1134 @cindex asynchronous I/O
1136 Asynchronous I/O is supported if the program is linked against the
1137 POSIX thread library. If that is not the case, all I/O is performed
1138 as synchronous. On systems which do not support pthread condition
1139 variables, such as AIX, I/O is also performed as synchronous.
1141 On some systems, such as Darwin or Solaris, the POSIX thread library
1142 is always linked in, so asynchronous I/O is always performed. On other
1143 sytems, such as Linux, it is necessary to specify @option{-pthread},
1144 @option{-lpthread} or @option{-fopenmp} during the linking step.
1146 @c ---------------------------------------------------------------------
1147 @c Extensions
1148 @c ---------------------------------------------------------------------
1150 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
1151 @c whenever that is written :-)
1153 @node Extensions
1154 @chapter Extensions
1155 @cindex extensions
1157 The two sections below detail the extensions to standard Fortran that are
1158 implemented in GNU Fortran, as well as some of the popular or
1159 historically important extensions that are not (or not yet) implemented.
1160 For the latter case, we explain the alternatives available to GNU Fortran
1161 users, including replacement by standard-conforming code or GNU
1162 extensions.
1164 @menu
1165 * Extensions implemented in GNU Fortran::
1166 * Extensions not implemented in GNU Fortran::
1167 @end menu
1170 @node Extensions implemented in GNU Fortran
1171 @section Extensions implemented in GNU Fortran
1172 @cindex extensions, implemented
1174 GNU Fortran implements a number of extensions over standard Fortran.
1175 This chapter contains information on their syntax and meaning.  There
1176 are currently two categories of GNU Fortran extensions, those that
1177 provide functionality beyond that provided by any standard, and those
1178 that are supported by GNU Fortran purely for backward compatibility
1179 with legacy compilers.  By default, @option{-std=gnu} allows the
1180 compiler to accept both types of extensions, but to warn about the use
1181 of the latter.  Specifying either @option{-std=f95},
1182 @option{-std=f2003}, @option{-std=f2008}, or @option{-std=f2018}
1183 disables both types of extensions, and @option{-std=legacy} allows
1184 both without warning.  The special compile flag @option{-fdec} enables
1185 additional compatibility extensions along with those enabled by
1186 @option{-std=legacy}.
1188 @menu
1189 * Old-style kind specifications::
1190 * Old-style variable initialization::
1191 * Extensions to namelist::
1192 * X format descriptor without count field::
1193 * Commas in FORMAT specifications::
1194 * Missing period in FORMAT specifications::
1195 * Default widths for F@comma{} G and I format descriptors::
1196 * I/O item lists::
1197 * @code{Q} exponent-letter::
1198 * BOZ literal constants::
1199 * Real array indices::
1200 * Unary operators::
1201 * Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values::
1202 * Hollerith constants support::
1203 * Character conversion::
1204 * Cray pointers::
1205 * CONVERT specifier::
1206 * OpenMP::
1207 * OpenACC::
1208 * Argument list functions::
1209 * Read/Write after EOF marker::
1210 * STRUCTURE and RECORD::
1211 * UNION and MAP::
1212 * Type variants for integer intrinsics::
1213 * AUTOMATIC and STATIC attributes::
1214 * Extended math intrinsics::
1215 * Form feed as whitespace::
1216 * TYPE as an alias for PRINT::
1217 * %LOC as an rvalue::
1218 * .XOR. operator::
1219 * Bitwise logical operators::
1220 * Extended I/O specifiers::
1221 * Legacy PARAMETER statements::
1222 * Default exponents::
1223 @end menu
1225 @node Old-style kind specifications
1226 @subsection Old-style kind specifications
1227 @cindex kind, old-style
1229 GNU Fortran allows old-style kind specifications in declarations.  These
1230 look like:
1231 @smallexample
1232       TYPESPEC*size x,y,z
1233 @end smallexample
1234 @noindent
1235 where @code{TYPESPEC} is a basic type (@code{INTEGER}, @code{REAL},
1236 etc.), and where @code{size} is a byte count corresponding to the
1237 storage size of a valid kind for that type.  (For @code{COMPLEX}
1238 variables, @code{size} is the total size of the real and imaginary
1239 parts.)  The statement then declares @code{x}, @code{y} and @code{z} to
1240 be of type @code{TYPESPEC} with the appropriate kind.  This is
1241 equivalent to the standard-conforming declaration
1242 @smallexample
1243       TYPESPEC(k) x,y,z
1244 @end smallexample
1245 @noindent
1246 where @code{k} is the kind parameter suitable for the intended precision.  As
1247 kind parameters are implementation-dependent, use the @code{KIND},
1248 @code{SELECTED_INT_KIND} and @code{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics to retrieve
1249 the correct value, for instance @code{REAL*8 x} can be replaced by:
1250 @smallexample
1251 INTEGER, PARAMETER :: dbl = KIND(1.0d0)
1252 REAL(KIND=dbl) :: x
1253 @end smallexample
1255 @node Old-style variable initialization
1256 @subsection Old-style variable initialization
1258 GNU Fortran allows old-style initialization of variables of the
1259 form:
1260 @smallexample
1261       INTEGER i/1/,j/2/
1262       REAL x(2,2) /3*0.,1./
1263 @end smallexample
1264 The syntax for the initializers is as for the @code{DATA} statement, but
1265 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
1266 variable immediately preceding the initialization.  In other words,
1267 something like @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.  This style of
1268 initialization is only allowed in declarations without double colons
1269 (@code{::}); the double colons were introduced in Fortran 90, which also
1270 introduced a standard syntax for initializing variables in type
1271 declarations.
1273 Examples of standard-conforming code equivalent to the above example
1274 are:
1275 @smallexample
1276 ! Fortran 90
1277       INTEGER :: i = 1, j = 2
1278       REAL :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
1279 ! Fortran 77
1280       INTEGER i, j
1281       REAL x(2,2)
1282       DATA i/1/, j/2/, x/3*0.,1./
1283 @end smallexample
1285 Note that variables which are explicitly initialized in declarations
1286 or in @code{DATA} statements automatically acquire the @code{SAVE}
1287 attribute.
1289 @node Extensions to namelist
1290 @subsection Extensions to namelist
1291 @cindex Namelist
1293 GNU Fortran fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
1294 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
1295 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
1296 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
1297 namelist name.  Two extensions are permitted:
1299 Old-style use of @samp{$} instead of @samp{&}
1300 @smallexample
1301 $MYNML
1302  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
1303  CH(1:4) = "abcd"
1304 $END
1305 @end smallexample
1307 It should be noted that the default terminator is @samp{/} rather than
1308 @samp{&END}.
1310 Querying of the namelist when inputting from stdin.  After at least
1311 one space, entering @samp{?} sends to stdout the namelist name and the names of
1312 the variables in the namelist:
1313 @smallexample
1316 &mynml
1318  x%y
1319  ch
1320 &end
1321 @end smallexample
1323 Entering @samp{=?} outputs the namelist to stdout, as if
1324 @code{WRITE(*,NML = mynml)} had been called:
1325 @smallexample
1328 &MYNML
1329  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
1330  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
1331  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
1332  CH=abcd,  /
1333 @end smallexample
1335 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
1336 messages to stderr and execution continues, even if @code{IOSTAT} is set.
1338 @code{PRINT} namelist is permitted.  This causes an error if
1339 @option{-std=f95} is used.
1340 @smallexample
1341 PROGRAM test_print
1342   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
1343   NAMELIST /mynml/ x
1344   PRINT mynml
1345 END PROGRAM test_print
1346 @end smallexample
1348 Expanded namelist reads are permitted.  This causes an error if
1349 @option{-std=f95} is used.  In the following example, the first element
1350 of the array will be given the value 0.00 and the two succeeding
1351 elements will be given the values 1.00 and 2.00.
1352 @smallexample
1353 &MYNML
1354   X(1,1) = 0.00 , 1.00 , 2.00
1356 @end smallexample
1358 When writing a namelist, if no @code{DELIM=} is specified, by default a
1359 double quote is used to delimit character strings. If -std=F95, F2003,
1360 or F2008, etc, the delim status is set to 'none'.  Defaulting to
1361 quotes ensures that namelists with character strings can be subsequently
1362 read back in accurately.
1364 @node X format descriptor without count field
1365 @subsection @code{X} format descriptor without count field
1367 To support legacy codes, GNU Fortran permits the count field of the
1368 @code{X} edit descriptor in @code{FORMAT} statements to be omitted.
1369 When omitted, the count is implicitly assumed to be one.
1371 @smallexample
1372        PRINT 10, 2, 3
1373 10     FORMAT (I1, X, I1)
1374 @end smallexample
1376 @node Commas in FORMAT specifications
1377 @subsection Commas in @code{FORMAT} specifications
1379 To support legacy codes, GNU Fortran allows the comma separator
1380 to be omitted immediately before and after character string edit
1381 descriptors in @code{FORMAT} statements.  A comma with no following format
1382 decriptor is permited if the @option{-fdec-blank-format-item} is given on
1383 the command line. This is considered non-conforming code and is
1384 discouraged.
1386 @smallexample
1387        PRINT 10, 2, 3
1388 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
1389        print 20, 5, 6
1390 20     FORMAT (I3, I3,)
1391 @end smallexample
1394 @node Missing period in FORMAT specifications
1395 @subsection Missing period in @code{FORMAT} specifications
1397 To support legacy codes, GNU Fortran allows missing periods in format
1398 specifications if and only if @option{-std=legacy} is given on the
1399 command line.  This is considered non-conforming code and is
1400 discouraged.
1402 @smallexample
1403        REAL :: value
1404        READ(*,10) value
1405 10     FORMAT ('F4')
1406 @end smallexample
1408 @node Default widths for F@comma{} G and I format descriptors
1409 @subsection Default widths for @code{F}, @code{G} and @code{I} format descriptors
1411 To support legacy codes, GNU Fortran allows width to be omitted from format
1412 specifications if and only if @option{-fdec-format-defaults} is given on the
1413 command line.  Default widths will be used. This is considered non-conforming
1414 code and is discouraged.
1416 @smallexample
1417        REAL :: value1
1418        INTEGER :: value2
1419        WRITE(*,10) value1, value1, value2
1420 10     FORMAT ('F, G, I')
1421 @end smallexample
1424 @node I/O item lists
1425 @subsection I/O item lists
1426 @cindex I/O item lists
1428 To support legacy codes, GNU Fortran allows the input item list
1429 of the @code{READ} statement, and the output item lists of the
1430 @code{WRITE} and @code{PRINT} statements, to start with a comma.
1432 @node @code{Q} exponent-letter
1433 @subsection @code{Q} exponent-letter
1434 @cindex @code{Q} exponent-letter
1436 GNU Fortran accepts real literal constants with an exponent-letter
1437 of @code{Q}, for example, @code{1.23Q45}.  The constant is interpreted
1438 as a @code{REAL(16)} entity on targets that support this type.  If
1439 the target does not support @code{REAL(16)} but has a @code{REAL(10)}
1440 type, then the real-literal-constant will be interpreted as a
1441 @code{REAL(10)} entity.  In the absence of @code{REAL(16)} and
1442 @code{REAL(10)}, an error will occur.
1444 @node BOZ literal constants
1445 @subsection BOZ literal constants
1446 @cindex BOZ literal constants
1448 Besides decimal constants, Fortran also supports binary (@code{b}),
1449 octal (@code{o}) and hexadecimal (@code{z}) integer constants.  The
1450 syntax is: @samp{prefix quote digits quote}, where the prefix is
1451 either @code{b}, @code{o} or @code{z}, quote is either @code{'} or
1452 @code{"} and the digits are @code{0} or @code{1} for binary,
1453 between @code{0} and @code{7} for octal, and between @code{0} and
1454 @code{F} for hexadecimal.  (Example: @code{b'01011101'}.)
1456 Up to Fortran 95, BOZ literal constants were only allowed to initialize
1457 integer variables in DATA statements.  Since Fortran 2003 BOZ literal
1458 constants are also allowed as actual arguments to the @code{REAL},
1459 @code{DBLE}, @code{INT} and @code{CMPLX} intrinsic functions.
1460 The BOZ literal constant is simply a string of bits, which is padded
1461 or truncated as needed, during conversion to a numeric type.  The 
1462 Fortran standard states that the treatment of the sign bit is processor
1463 dependent.  Gfortran interprets the sign bit as a user would expect.
1465 As a deprecated extension, GNU Fortran allows hexadecimal BOZ literal
1466 constants to be specified using the @code{X} prefix.  That the BOZ literal
1467 constant can also be specified by adding a suffix to the string, for
1468 example, @code{Z'ABC'} and @code{'ABC'X} are equivalent.  Additionally,
1469 as extension, BOZ literals are permitted in some contexts outside of
1470 @code{DATA} and the intrinsic functions listed in the Fortran standard.
1471 Use @option{-fallow-invalid-boz} to enable the extension.
1473 @node Real array indices
1474 @subsection Real array indices
1475 @cindex array, indices of type real
1477 As an extension, GNU Fortran allows the use of @code{REAL} expressions
1478 or variables as array indices.
1480 @node Unary operators
1481 @subsection Unary operators
1482 @cindex operators, unary
1484 As an extension, GNU Fortran allows unary plus and unary minus operators
1485 to appear as the second operand of binary arithmetic operators without
1486 the need for parenthesis.
1488 @smallexample
1489        X = Y * -Z
1490 @end smallexample
1492 @node Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values
1493 @subsection Implicitly convert @code{LOGICAL} and @code{INTEGER} values
1494 @cindex conversion, to integer
1495 @cindex conversion, to logical
1497 As an extension for backwards compatibility with other compilers, GNU
1498 Fortran allows the implicit conversion of @code{LOGICAL} values to
1499 @code{INTEGER} values and vice versa.  When converting from a
1500 @code{LOGICAL} to an @code{INTEGER}, @code{.FALSE.} is interpreted as
1501 zero, and @code{.TRUE.} is interpreted as one.  When converting from
1502 @code{INTEGER} to @code{LOGICAL}, the value zero is interpreted as
1503 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
1505 @smallexample
1506         LOGICAL :: l
1507         l = 1
1508 @end smallexample
1509 @smallexample
1510         INTEGER :: i
1511         i = .TRUE.
1512 @end smallexample
1514 However, there is no implicit conversion of @code{INTEGER} values in
1515 @code{if}-statements, nor of @code{LOGICAL} or @code{INTEGER} values
1516 in I/O operations.
1518 @node Hollerith constants support
1519 @subsection Hollerith constants support
1520 @cindex Hollerith constants
1522 GNU Fortran supports Hollerith constants in assignments, @code{DATA}
1523 statements, function and subroutine arguments. A Hollerith constant is
1524 written as a string of characters preceded by an integer constant 
1525 indicating the character count, and the letter @code{H} or
1526 @code{h}, and stored in bytewise fashion in a numeric (@code{INTEGER},
1527 @code{REAL}, or @code{COMPLEX}), @code{LOGICAL} or @code{CHARACTER} variable.
1528 The constant will be padded with spaces or truncated to fit the size of
1529 the variable in which it is stored.
1531 Examples of valid uses of Hollerith constants:
1532 @smallexample
1533       complex*16 x(2)
1534       data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
1535       x(1) = 16HABCDEFGHIJKLMNOP
1536       call foo (4h abc)
1537 @end smallexample
1539 Examples of Hollerith constants:
1540 @smallexample
1541       integer*4 a
1542       a = 0H         ! Invalid, at least one character is needed.
1543       a = 4HAB12     ! Valid
1544       a = 8H12345678 ! Valid, but the Hollerith constant will be truncated.
1545       a = 3Hxyz      ! Valid, but the Hollerith constant will be padded.
1546 @end smallexample
1548 In general, Hollerith constants were used to provide a rudimentary
1549 facility for handling character strings in early Fortran compilers,
1550 prior to the introduction of @code{CHARACTER} variables in Fortran 77;
1551 in those cases, the standard-compliant equivalent is to convert the
1552 program to use proper character strings.  On occasion, there may be a
1553 case where the intent is specifically to initialize a numeric variable
1554 with a given byte sequence.  In these cases, the same result can be
1555 obtained by using the @code{TRANSFER} statement, as in this example.
1556 @smallexample
1557       integer(kind=4) :: a
1558       a = transfer ("abcd", a)     ! equivalent to: a = 4Habcd
1559 @end smallexample
1561 The use of the @option{-fdec} option extends support of Hollerith constants
1562 to comparisons:
1563 @smallexample
1564       integer*4 a
1565       a = 4hABCD
1566       if (a .ne. 4habcd) then
1567         write(*,*) "no match"
1568       end if
1569 @end smallexample
1571 Supported types are numeric (@code{INTEGER}, @code{REAL}, or @code{COMPLEX}),
1572 and @code{CHARACTER}.
1574 @node Character conversion
1575 @subsection Character conversion
1576 @cindex conversion, to character
1578 Allowing character literals to be used in a similar way to Hollerith constants
1579 is a non-standard extension.  This feature is enabled using
1580 -fdec-char-conversions and only applies to character literals of @code{kind=1}.
1582 Character literals can be used in @code{DATA} statements and assignments with
1583 numeric (@code{INTEGER}, @code{REAL}, or @code{COMPLEX}) or @code{LOGICAL}
1584 variables. Like Hollerith constants they are copied byte-wise fashion. The
1585 constant will be padded with spaces or truncated to fit the size of the
1586 variable in which it is stored.
1588 Examples:
1589 @smallexample
1590       integer*4 x
1591       data x / 'abcd' /
1593       x = 'A'       ! Will be padded.
1594       x = 'ab1234'  ! Will be truncated.
1595 @end smallexample
1598 @node Cray pointers
1599 @subsection Cray pointers
1600 @cindex pointer, Cray
1602 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
1603 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
1604 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
1605 "pointee" that is used to dereference the pointer.
1607 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
1608 @smallexample
1609         pointer ( <pointer> , <pointee> )
1610 @end smallexample
1612 @smallexample
1613         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
1614 @end smallexample
1615 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
1616 The pointee may be an array or scalar.
1617 If an assumed-size array is permitted within the scoping unit, a
1618 pointee can be an assumed-size array.
1619 That is, the last dimension may be left unspecified by using a @code{*}
1620 in place of a value. A pointee cannot be an assumed shape array.
1621 No space is allocated for the pointee.
1623 The pointee may have its type declared before or after the pointer
1624 statement, and its array specification (if any) may be declared
1625 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
1626 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
1627 machines have default integer sizes that are different than the size
1628 of a pointer, and so the following code is not portable:
1629 @smallexample
1630         integer ipt
1631         pointer (ipt, iarr)
1632 @end smallexample
1633 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
1634 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
1635 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
1636 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
1637 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
1638 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
1639 pointer.
1641 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
1642 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
1643 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
1644 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
1645 @smallexample
1646         real target(10)
1647         real pointee(10)
1648         pointer (ipt, pointee)
1649         ipt = loc (target)
1650         ipt = ipt + 1
1651 @end smallexample
1652 The last statement does not set @code{ipt} to the address of
1653 @code{target(1)}, as it would in C pointer arithmetic.  Adding @code{1}
1654 to @code{ipt} just adds one byte to the address stored in @code{ipt}.
1656 Any expression involving the pointee will be translated to use the
1657 value stored in the pointer as the base address.
1659 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
1660 function @code{LOC()}.  The @code{LOC()} function is equivalent to the
1661 @code{&} operator in C, except the address is cast to an integer type:
1662 @smallexample
1663         real ar(10)
1664         pointer(ipt, arpte(10))
1665         real arpte
1666         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
1667         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
1668 @end smallexample
1669 The pointer can also be set by a call to the @code{MALLOC} intrinsic
1670 (see @ref{MALLOC}).
1672 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
1673 example:
1674 @smallexample
1675         integer target(10)
1676         integer iarr(10)
1677         pointer (ipt, iarr)
1678         ipt = loc(target)
1679 @end smallexample
1680 As long as @code{ipt} remains unchanged, @code{iarr} is now an alias for
1681 @code{target}.  The optimizer, however, will not detect this aliasing, so
1682 it is unsafe to use @code{iarr} and @code{target} simultaneously.  Using
1683 a pointee in any way that violates the Fortran aliasing rules or
1684 assumptions is illegal.  It is the user's responsibility to avoid doing
1685 this; the compiler works under the assumption that no such aliasing
1686 occurs.
1688 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e., when
1689 they are used to access a dynamically allocated block of memory), and
1690 also in any routine where a pointee is used, but any variable with which
1691 it shares storage is not used.  Code that violates these rules may not
1692 run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer; any code
1693 that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this is not
1694 unique to GNU Fortran; any Fortran compiler that supports Cray pointers
1695 will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
1697 There are a number of restrictions on the attributes that can be applied
1698 to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
1699 @code{ALLOCATABLE}, @code{INTENT}, @code{OPTIONAL}, @code{DUMMY},
1700 @code{TARGET}, @code{INTRINSIC}, or @code{POINTER} attributes.  Pointers
1701 may not have the @code{DIMENSION}, @code{POINTER}, @code{TARGET},
1702 @code{ALLOCATABLE}, @code{EXTERNAL}, or @code{INTRINSIC} attributes, nor
1703 may they be function results.  Pointees may not occur in more than one
1704 pointer statement.  A pointee cannot be a pointer.  Pointees cannot occur
1705 in equivalence, common, or data statements.
1707 A Cray pointer may also point to a function or a subroutine.  For
1708 example, the following excerpt is valid:
1709 @smallexample
1710   implicit none
1711   external sub
1712   pointer (subptr,subpte)
1713   external subpte
1714   subptr = loc(sub)
1715   call subpte()
1716   [...]
1717   subroutine sub
1718   [...]
1719   end subroutine sub
1720 @end smallexample
1722 A pointer may be modified during the course of a program, and this
1723 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1724 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1725 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1726 will not change the base address of the array that was passed.
1728 @node CONVERT specifier
1729 @subsection @code{CONVERT} specifier
1730 @cindex @code{CONVERT} specifier
1732 GNU Fortran allows the conversion of unformatted data between little-
1733 and big-endian representation to facilitate moving of data
1734 between different systems.  The conversion can be indicated with
1735 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1736 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1737 the data format via an environment variable.
1739 Valid values for @code{CONVERT} are:
1740 @itemize @w{}
1741 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1742 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1743 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1744 for unformatted files.
1745 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1746 unformatted files.
1747 @end itemize
1749 Using the option could look like this:
1750 @smallexample
1751   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1752        convert='big_endian')
1753 @end smallexample
1755 The value of the conversion can be queried by using
1756 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1757 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1759 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1760 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1761 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1762 ``extended double'' types on different architectures such as
1763 m68k and x86_64, which GNU Fortran
1764 supports as @code{REAL(KIND=10)} and @code{REAL(KIND=16)}, will
1765 probably not work.
1767 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1768 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1769 open statement}.  This is to give control over data formats to
1770 users who do not have the source code of their program available.
1772 Using anything but the native representation for unformatted data
1773 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1774 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1775 portable.
1777 @node OpenMP
1778 @subsection OpenMP
1779 @cindex OpenMP
1781 OpenMP (Open Multi-Processing) is an application programming
1782 interface (API) that supports multi-platform shared memory
1783 multiprocessing programming in C/C++ and Fortran on many
1784 architectures, including Unix and Microsoft Windows platforms.
1785 It consists of a set of compiler directives, library routines,
1786 and environment variables that influence run-time behavior.
1788 GNU Fortran strives to be compatible to the
1789 @uref{http://openmp.org/wp/openmp-specifications/,
1790 OpenMP Application Program Interface v4.5}.
1792 To enable the processing of the OpenMP directive @code{!$omp} in
1793 free-form source code; the @code{c$omp}, @code{*$omp} and @code{!$omp}
1794 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation sentinels
1795 in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$} sentinels
1796 in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with the
1797 @option{-fopenmp}.  This also arranges for automatic linking of the
1798 GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library
1799 @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU Offloading and Multi Processing Runtime
1800 Library}.
1802 The OpenMP Fortran runtime library routines are provided both in a
1803 form of a Fortran 90 module named @code{omp_lib} and in a form of
1804 a Fortran @code{include} file named @file{omp_lib.h}.
1806 An example of a parallelized loop taken from Appendix A.1 of
1807 the OpenMP Application Program Interface v2.5:
1808 @smallexample
1809 SUBROUTINE A1(N, A, B)
1810   INTEGER I, N
1811   REAL B(N), A(N)
1812 !$OMP PARALLEL DO !I is private by default
1813   DO I=2,N
1814     B(I) = (A(I) + A(I-1)) / 2.0
1815   ENDDO
1816 !$OMP END PARALLEL DO
1817 END SUBROUTINE A1
1818 @end smallexample
1820 Please note:
1821 @itemize
1822 @item
1823 @option{-fopenmp} implies @option{-frecursive}, i.e., all local arrays
1824 will be allocated on the stack.  When porting existing code to OpenMP,
1825 this may lead to surprising results, especially to segmentation faults
1826 if the stacksize is limited.
1828 @item
1829 On glibc-based systems, OpenMP enabled applications cannot be statically
1830 linked due to limitations of the underlying pthreads-implementation.  It
1831 might be possible to get a working solution if
1832 @command{-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive} is added
1833 to the command line.  However, this is not supported by @command{gcc} and
1834 thus not recommended.
1835 @end itemize
1837 @node OpenACC
1838 @subsection OpenACC
1839 @cindex OpenACC
1841 OpenACC is an application programming interface (API) that supports
1842 offloading of code to accelerator devices.  It consists of a set of
1843 compiler directives, library routines, and environment variables that
1844 influence run-time behavior.
1846 GNU Fortran strives to be compatible to the
1847 @uref{http://www.openacc.org/, OpenACC Application Programming
1848 Interface v2.6}.
1850 To enable the processing of the OpenACC directive @code{!$acc} in
1851 free-form source code; the @code{c$acc}, @code{*$acc} and @code{!$acc}
1852 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation
1853 sentinels in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$}
1854 sentinels in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with
1855 the @option{-fopenacc}.  This also arranges for automatic linking of
1856 the GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library
1857 @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU Offloading and Multi Processing Runtime
1858 Library}.
1860 The OpenACC Fortran runtime library routines are provided both in a
1861 form of a Fortran 90 module named @code{openacc} and in a form of a
1862 Fortran @code{include} file named @file{openacc_lib.h}.
1864 @node Argument list functions
1865 @subsection Argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} and @code{%LOC}
1866 @cindex argument list functions
1867 @cindex @code{%VAL}
1868 @cindex @code{%REF}
1869 @cindex @code{%LOC}
1871 GNU Fortran supports argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF}
1872 and @code{%LOC} statements, for backward compatibility with g77.
1873 It is recommended that these should be used only for code that is
1874 accessing facilities outside of GNU Fortran, such as operating system
1875 or windowing facilities.  It is best to constrain such uses to isolated
1876 portions of a program--portions that deal specifically and exclusively
1877 with low-level, system-dependent facilities.  Such portions might well
1878 provide a portable interface for use by the program as a whole, but are
1879 themselves not portable, and should be thoroughly tested each time they
1880 are rebuilt using a new compiler or version of a compiler.
1882 @code{%VAL} passes a scalar argument by value, @code{%REF} passes it by
1883 reference and @code{%LOC} passes its memory location.  Since gfortran
1884 already passes scalar arguments by reference, @code{%REF} is in effect
1885 a do-nothing.  @code{%LOC} has the same effect as a Fortran pointer.
1887 An example of passing an argument by value to a C subroutine foo.:
1888 @smallexample
1890 C prototype      void foo_ (float x);
1892       external foo
1893       real*4 x
1894       x = 3.14159
1895       call foo (%VAL (x))
1896       end
1897 @end smallexample
1899 For details refer to the g77 manual
1900 @uref{https://gcc.gnu.org/@/onlinedocs/@/gcc-3.4.6/@/g77/@/index.html#Top}.
1902 Also, @code{c_by_val.f} and its partner @code{c_by_val.c} of the
1903 GNU Fortran testsuite are worth a look.
1905 @node Read/Write after EOF marker
1906 @subsection Read/Write after EOF marker
1907 @cindex @code{EOF}
1908 @cindex @code{BACKSPACE}
1909 @cindex @code{REWIND}
1911 Some legacy codes rely on allowing @code{READ} or @code{WRITE} after the
1912 EOF file marker in order to find the end of a file. GNU Fortran normally
1913 rejects these codes with a run-time error message and suggests the user
1914 consider @code{BACKSPACE} or @code{REWIND} to properly position
1915 the file before the EOF marker.  As an extension, the run-time error may
1916 be disabled using -std=legacy.
1919 @node STRUCTURE and RECORD
1920 @subsection @code{STRUCTURE} and @code{RECORD}
1921 @cindex @code{STRUCTURE}
1922 @cindex @code{RECORD}
1924 Record structures are a pre-Fortran-90 vendor extension to create
1925 user-defined aggregate data types.  Support for record structures in GNU
1926 Fortran can be enabled with the @option{-fdec-structure} compile flag.
1927 If you have a choice, you should instead use Fortran 90's ``derived types'',
1928 which have a different syntax.
1930 In many cases, record structures can easily be converted to derived types.
1931 To convert, replace @code{STRUCTURE /}@var{structure-name}@code{/}
1932 by @code{TYPE} @var{type-name}.  Additionally, replace
1933 @code{RECORD /}@var{structure-name}@code{/} by
1934 @code{TYPE(}@var{type-name}@code{)}. Finally, in the component access,
1935 replace the period (@code{.}) by the percent sign (@code{%}).
1937 Here is an example of code using the non portable record structure syntax:
1939 @example
1940 ! Declaring a structure named ``item'' and containing three fields:
1941 ! an integer ID, an description string and a floating-point price.
1942 STRUCTURE /item/
1943   INTEGER id
1944   CHARACTER(LEN=200) description
1945   REAL price
1946 END STRUCTURE
1948 ! Define two variables, an single record of type ``item''
1949 ! named ``pear'', and an array of items named ``store_catalog''
1950 RECORD /item/ pear, store_catalog(100)
1952 ! We can directly access the fields of both variables
1953 pear.id = 92316
1954 pear.description = "juicy D'Anjou pear"
1955 pear.price = 0.15
1956 store_catalog(7).id = 7831
1957 store_catalog(7).description = "milk bottle"
1958 store_catalog(7).price = 1.2
1960 ! We can also manipulate the whole structure
1961 store_catalog(12) = pear
1962 print *, store_catalog(12)
1963 @end example
1965 @noindent
1966 This code can easily be rewritten in the Fortran 90 syntax as following:
1968 @example
1969 ! ``STRUCTURE /name/ ... END STRUCTURE'' becomes
1970 ! ``TYPE name ... END TYPE''
1971 TYPE item
1972   INTEGER id
1973   CHARACTER(LEN=200) description
1974   REAL price
1975 END TYPE
1977 ! ``RECORD /name/ variable'' becomes ``TYPE(name) variable''
1978 TYPE(item) pear, store_catalog(100)
1980 ! Instead of using a dot (.) to access fields of a record, the
1981 ! standard syntax uses a percent sign (%)
1982 pear%id = 92316
1983 pear%description = "juicy D'Anjou pear"
1984 pear%price = 0.15
1985 store_catalog(7)%id = 7831
1986 store_catalog(7)%description = "milk bottle"
1987 store_catalog(7)%price = 1.2
1989 ! Assignments of a whole variable do not change
1990 store_catalog(12) = pear
1991 print *, store_catalog(12)
1992 @end example
1994 @noindent
1995 GNU Fortran implements STRUCTURES like derived types with the following
1996 rules and exceptions:
1998 @itemize @bullet
1999 @item Structures act like derived types with the @code{SEQUENCE} attribute.
2000 Otherwise they may contain no specifiers.
2002 @item Structures may contain a special field with the name @code{%FILL}.
2003 This will create an anonymous component which cannot be accessed but occupies
2004 space just as if a component of the same type was declared in its place, useful
2005 for alignment purposes.  As an example, the following structure will consist
2006 of at least sixteen bytes:
2008 @smallexample
2009 structure /padded/
2010   character(4) start
2011   character(8) %FILL
2012   character(4) end
2013 end structure
2014 @end smallexample
2016 @item Structures may share names with other symbols. For example, the following
2017 is invalid for derived types, but valid for structures:
2019 @smallexample
2020 structure /header/
2021   ! ...
2022 end structure
2023 record /header/ header
2024 @end smallexample
2026 @item Structure types may be declared nested within another parent structure.
2027 The syntax is:
2028 @smallexample
2029 structure /type-name/
2030     ...
2031     structure [/<type-name>/] <field-list>
2033 @end smallexample
2035 The type name may be ommitted, in which case the structure type itself is
2036 anonymous, and other structures of the same type cannot be instantiated. The
2037 following shows some examples:
2039 @example
2040 structure /appointment/
2041   ! nested structure definition: app_time is an array of two 'time'
2042   structure /time/ app_time (2)
2043     integer(1) hour, minute
2044   end structure
2045   character(10) memo
2046 end structure
2048 ! The 'time' structure is still usable
2049 record /time/ now
2050 now = time(5, 30)
2054 structure /appointment/
2055   ! anonymous nested structure definition
2056   structure start, end
2057     integer(1) hour, minute
2058   end structure
2059   character(10) memo
2060 end structure
2061 @end example
2063 @item Structures may contain @code{UNION} blocks. For more detail see the
2064 section on @ref{UNION and MAP}.
2066 @item Structures support old-style initialization of components, like
2067 those described in @ref{Old-style variable initialization}. For array
2068 initializers, an initializer may contain a repeat specification of the form
2069 @code{<literal-integer> * <constant-initializer>}. The value of the integer
2070 indicates the number of times to repeat the constant initializer when expanding
2071 the initializer list.
2072 @end itemize
2074 @node UNION and MAP
2075 @subsection @code{UNION} and @code{MAP}
2076 @cindex @code{UNION}
2077 @cindex @code{MAP}
2079 Unions are an old vendor extension which were commonly used with the
2080 non-standard @ref{STRUCTURE and RECORD} extensions. Use of @code{UNION} and
2081 @code{MAP} is automatically enabled with @option{-fdec-structure}.
2083 A @code{UNION} declaration occurs within a structure; within the definition of
2084 each union is a number of @code{MAP} blocks. Each @code{MAP} shares storage
2085 with its sibling maps (in the same union), and the size of the union is the
2086 size of the largest map within it, just as with unions in C. The major
2087 difference is that component references do not indicate which union or map the
2088 component is in (the compiler gets to figure that out).
2090 Here is a small example:
2091 @smallexample
2092 structure /myunion/
2093 union
2094   map
2095     character(2) w0, w1, w2
2096   end map
2097   map
2098     character(6) long
2099   end map
2100 end union
2101 end structure
2103 record /myunion/ rec
2104 ! After this assignment...
2105 rec.long = 'hello!'
2107 ! The following is true:
2108 ! rec.w0 === 'he'
2109 ! rec.w1 === 'll'
2110 ! rec.w2 === 'o!'
2111 @end smallexample
2113 The two maps share memory, and the size of the union is ultimately six bytes:
2115 @example
2116 0    1    2    3    4   5   6     Byte offset
2117 -------------------------------
2118 |    |    |    |    |    |    |
2119 -------------------------------
2121 ^    W0   ^    W1   ^    W2   ^
2122  \-------/ \-------/ \-------/
2124 ^             LONG            ^
2125  \---------------------------/
2126 @end example
2128 Following is an example mirroring the layout of an Intel x86_64 register:
2130 @example
2131 structure /reg/
2132   union ! U0                ! rax
2133     map
2134       character(16) rx
2135     end map
2136     map
2137       character(8) rh         ! rah
2138       union ! U1
2139         map
2140           character(8) rl     ! ral
2141         end map
2142         map
2143           character(8) ex     ! eax
2144         end map
2145         map
2146           character(4) eh     ! eah
2147           union ! U2
2148             map
2149               character(4) el ! eal
2150             end map
2151             map
2152               character(4) x  ! ax
2153             end map
2154             map
2155               character(2) h  ! ah
2156               character(2) l  ! al
2157             end map
2158           end union
2159         end map
2160       end union
2161     end map
2162   end union
2163 end structure
2164 record /reg/ a
2166 ! After this assignment...
2167 a.rx     =     'AAAAAAAA.BBB.C.D'
2169 ! The following is true:
2170 a.rx === 'AAAAAAAA.BBB.C.D'
2171 a.rh === 'AAAAAAAA'
2172 a.rl ===         '.BBB.C.D'
2173 a.ex ===         '.BBB.C.D'
2174 a.eh ===         '.BBB'
2175 a.el ===             '.C.D'
2176 a.x  ===             '.C.D'
2177 a.h  ===             '.C'
2178 a.l  ===               '.D'
2179 @end example
2181 @node Type variants for integer intrinsics
2182 @subsection Type variants for integer intrinsics
2183 @cindex intrinsics, integer
2185 Similar to the D/C prefixes to real functions to specify the input/output
2186 types, GNU Fortran offers B/I/J/K prefixes to integer functions for
2187 compatibility with DEC programs. The types implied by each are:
2189 @example
2190 @code{B} - @code{INTEGER(kind=1)}
2191 @code{I} - @code{INTEGER(kind=2)}
2192 @code{J} - @code{INTEGER(kind=4)}
2193 @code{K} - @code{INTEGER(kind=8)}
2194 @end example
2196 GNU Fortran supports these with the flag @option{-fdec-intrinsic-ints}.
2197 Intrinsics for which prefixed versions are available and in what form are noted
2198 in @ref{Intrinsic Procedures}. The complete list of supported intrinsics is
2199 here:
2201 @multitable @columnfractions .2 .2 .2 .2 .2
2203 @headitem Intrinsic @tab B @tab I @tab J @tab K
2205 @item @code{@ref{ABS}}
2206   @tab @code{BABS} @tab @code{IIABS} @tab @code{JIABS} @tab @code{KIABS}
2207 @item @code{@ref{BTEST}}
2208   @tab @code{BBTEST} @tab @code{BITEST} @tab @code{BJTEST} @tab @code{BKTEST}
2209 @item @code{@ref{IAND}}
2210   @tab @code{BIAND} @tab @code{IIAND} @tab @code{JIAND} @tab @code{KIAND}
2211 @item @code{@ref{IBCLR}}
2212   @tab @code{BBCLR} @tab @code{IIBCLR} @tab @code{JIBCLR} @tab @code{KIBCLR}
2213 @item @code{@ref{IBITS}}
2214   @tab @code{BBITS} @tab @code{IIBITS} @tab @code{JIBITS} @tab @code{KIBITS}
2215 @item @code{@ref{IBSET}}
2216   @tab @code{BBSET} @tab @code{IIBSET} @tab @code{JIBSET} @tab @code{KIBSET}
2217 @item @code{@ref{IEOR}}
2218   @tab @code{BIEOR} @tab @code{IIEOR} @tab @code{JIEOR} @tab @code{KIEOR}
2219 @item @code{@ref{IOR}}
2220   @tab @code{BIOR} @tab @code{IIOR} @tab @code{JIOR} @tab @code{KIOR}
2221 @item @code{@ref{ISHFT}}
2222   @tab @code{BSHFT} @tab @code{IISHFT} @tab @code{JISHFT} @tab @code{KISHFT}
2223 @item @code{@ref{ISHFTC}}
2224   @tab @code{BSHFTC} @tab @code{IISHFTC} @tab @code{JISHFTC} @tab @code{KISHFTC}
2225 @item @code{@ref{MOD}}
2226   @tab @code{BMOD} @tab @code{IMOD} @tab @code{JMOD} @tab @code{KMOD}
2227 @item @code{@ref{NOT}}
2228   @tab @code{BNOT} @tab @code{INOT} @tab @code{JNOT} @tab @code{KNOT}
2229 @item @code{@ref{REAL}}
2230   @tab @code{--} @tab @code{FLOATI} @tab @code{FLOATJ} @tab @code{FLOATK}
2231 @end multitable
2233 @node AUTOMATIC and STATIC attributes
2234 @subsection @code{AUTOMATIC} and @code{STATIC} attributes
2235 @cindex variable attributes
2236 @cindex @code{AUTOMATIC}
2237 @cindex @code{STATIC}
2239 With @option{-fdec-static} GNU Fortran supports the DEC extended attributes
2240 @code{STATIC} and @code{AUTOMATIC} to provide explicit specification of entity
2241 storage.  These follow the syntax of the Fortran standard @code{SAVE} attribute.
2243 @code{STATIC} is exactly equivalent to @code{SAVE}, and specifies that
2244 an entity should be allocated in static memory.  As an example, @code{STATIC}
2245 local variables will retain their values across multiple calls to a function.
2247 Entities marked @code{AUTOMATIC} will be stack automatic whenever possible.
2248 @code{AUTOMATIC} is the default for local variables smaller than
2249 @option{-fmax-stack-var-size}, unless @option{-fno-automatic} is given.  This
2250 attribute overrides @option{-fno-automatic}, @option{-fmax-stack-var-size}, and
2251 blanket @code{SAVE} statements.
2254 Examples:
2256 @example
2257 subroutine f
2258   integer, automatic :: i  ! automatic variable
2259   integer x, y             ! static variables
2260   save
2261   ...
2262 endsubroutine
2263 @end example
2264 @example
2265 subroutine f
2266   integer a, b, c, x, y, z
2267   static :: x
2268   save y
2269   automatic z, c
2270   ! a, b, c, and z are automatic
2271   ! x and y are static
2272 endsubroutine
2273 @end example
2274 @example
2275 ! Compiled with -fno-automatic
2276 subroutine f
2277   integer a, b, c, d
2278   automatic :: a
2279   ! a is automatic; b, c, and d are static
2280 endsubroutine
2281 @end example
2283 @node Extended math intrinsics
2284 @subsection Extended math intrinsics
2285 @cindex intrinsics, math
2286 @cindex intrinsics, trigonometric functions
2288 GNU Fortran supports an extended list of mathematical intrinsics with the
2289 compile flag @option{-fdec-math} for compatability with legacy code.
2290 These intrinsics are described fully in @ref{Intrinsic Procedures} where it is
2291 noted that they are extensions and should be avoided whenever possible.
2293 Specifically, @option{-fdec-math} enables the @ref{COTAN} intrinsic, and
2294 trigonometric intrinsics which accept or produce values in degrees instead of
2295 radians.  Here is a summary of the new intrinsics:
2297 @multitable @columnfractions .5 .5
2298 @headitem Radians @tab Degrees
2299 @item @code{@ref{ACOS}}   @tab @code{@ref{ACOSD}}*
2300 @item @code{@ref{ASIN}}   @tab @code{@ref{ASIND}}*
2301 @item @code{@ref{ATAN}}   @tab @code{@ref{ATAND}}*
2302 @item @code{@ref{ATAN2}}  @tab @code{@ref{ATAN2D}}*
2303 @item @code{@ref{COS}}    @tab @code{@ref{COSD}}*
2304 @item @code{@ref{COTAN}}* @tab @code{@ref{COTAND}}*
2305 @item @code{@ref{SIN}}    @tab @code{@ref{SIND}}*
2306 @item @code{@ref{TAN}}    @tab @code{@ref{TAND}}*
2307 @end multitable
2309 * Enabled with @option{-fdec-math}.
2311 For advanced users, it may be important to know the implementation of these
2312 functions. They are simply wrappers around the standard radian functions, which
2313 have more accurate builtin versions. These functions convert their arguments
2314 (or results) to degrees (or radians) by taking the value modulus 360 (or 2*pi)
2315 and then multiplying it by a constant radian-to-degree (or degree-to-radian)
2316 factor, as appropriate. The factor is computed at compile-time as 180/pi (or
2317 pi/180).
2319 @node Form feed as whitespace
2320 @subsection Form feed as whitespace
2321 @cindex form feed whitespace
2323 Historically, legacy compilers allowed insertion of form feed characters ('\f',
2324 ASCII 0xC) at the beginning of lines for formatted output to line printers,
2325 though the Fortran standard does not mention this. GNU Fortran supports the
2326 interpretation of form feed characters in source as whitespace for
2327 compatibility.
2329 @node TYPE as an alias for PRINT
2330 @subsection TYPE as an alias for PRINT
2331 @cindex type alias print
2332 For compatibility, GNU Fortran will interpret @code{TYPE} statements as
2333 @code{PRINT} statements with the flag @option{-fdec}.  With this flag asserted,
2334 the following two examples are equivalent:
2336 @smallexample
2337 TYPE *, 'hello world'
2338 @end smallexample
2340 @smallexample
2341 PRINT *, 'hello world'
2342 @end smallexample
2344 @node %LOC as an rvalue
2345 @subsection %LOC as an rvalue
2346 @cindex LOC
2347 Normally @code{%LOC} is allowed only in parameter lists.  However the intrinsic
2348 function @code{LOC} does the same thing, and is usable as the right-hand-side of
2349 assignments. For compatibility, GNU Fortran supports the use of @code{%LOC} as
2350 an alias for the builtin @code{LOC} with @option{-std=legacy}.  With this
2351 feature enabled the following two examples are equivalent:
2353 @smallexample
2354 integer :: i, l
2355 l = %loc(i)
2356 call sub(l)
2357 @end smallexample
2359 @smallexample
2360 integer :: i
2361 call sub(%loc(i))
2362 @end smallexample
2364 @node .XOR. operator
2365 @subsection .XOR. operator
2366 @cindex operators, xor
2368 GNU Fortran supports @code{.XOR.} as a logical operator with @code{-std=legacy}
2369 for compatibility with legacy code. @code{.XOR.} is equivalent to
2370 @code{.NEQV.}. That is, the output is true if and only if the inputs differ.
2372 @node Bitwise logical operators
2373 @subsection Bitwise logical operators
2374 @cindex logical, bitwise
2376 With @option{-fdec}, GNU Fortran relaxes the type constraints on
2377 logical operators to allow integer operands, and performs the corresponding
2378 bitwise operation instead.  This flag is for compatibility only, and should be
2379 avoided in new code.  Consider:
2381 @smallexample
2382   INTEGER :: i, j
2383   i = z'33'
2384   j = z'cc'
2385   print *, i .AND. j
2386 @end smallexample
2388 In this example, compiled with @option{-fdec}, GNU Fortran will
2389 replace the @code{.AND.} operation with a call to the intrinsic
2390 @code{@ref{IAND}} function, yielding the bitwise-and of @code{i} and @code{j}.
2392 Note that this conversion will occur if at least one operand is of integral
2393 type.  As a result, a logical operand will be converted to an integer when the
2394 other operand is an integer in a logical operation.  In this case,
2395 @code{.TRUE.} is converted to @code{1} and @code{.FALSE.} to @code{0}.
2397 Here is the mapping of logical operator to bitwise intrinsic used with
2398 @option{-fdec}:
2400 @multitable @columnfractions .25 .25 .5
2401 @headitem Operator @tab Intrinsic @tab Bitwise operation
2402 @item @code{.NOT.} @tab @code{@ref{NOT}} @tab complement
2403 @item @code{.AND.} @tab @code{@ref{IAND}} @tab intersection
2404 @item @code{.OR.} @tab @code{@ref{IOR}} @tab union
2405 @item @code{.NEQV.} @tab @code{@ref{IEOR}} @tab exclusive or
2406 @item @code{.EQV.} @tab @code{@ref{NOT}(@ref{IEOR})} @tab complement of exclusive or
2407 @end multitable
2409 @node Extended I/O specifiers
2410 @subsection Extended I/O specifiers
2411 @cindex @code{CARRIAGECONTROL}
2412 @cindex @code{READONLY}
2413 @cindex @code{SHARE}
2414 @cindex @code{SHARED}
2415 @cindex @code{NOSHARED}
2416 @cindex I/O specifiers
2418 GNU Fortran supports the additional legacy I/O specifiers
2419 @code{CARRIAGECONTROL}, @code{READONLY}, and @code{SHARE} with the
2420 compile flag @option{-fdec}, for compatibility.
2422 @table @code
2423 @item CARRIAGECONTROL
2424 The @code{CARRIAGECONTROL} specifier allows a user to control line
2425 termination settings between output records for an I/O unit. The specifier has
2426 no meaning for readonly files. When @code{CARRAIGECONTROL} is specified upon
2427 opening a unit for formatted writing, the exact @code{CARRIAGECONTROL} setting
2428 determines what characters to write between output records. The syntax is:
2430 @smallexample
2431 OPEN(..., CARRIAGECONTROL=cc)
2432 @end smallexample
2434 Where @emph{cc} is a character expression that evaluates to one of the
2435 following values:
2437 @multitable @columnfractions .2 .8
2438 @item @code{'LIST'} @tab One line feed between records (default)
2439 @item @code{'FORTRAN'} @tab Legacy interpretation of the first character (see below)
2440 @item @code{'NONE'} @tab No separator between records
2441 @end multitable
2443 With @code{CARRIAGECONTROL='FORTRAN'}, when a record is written, the first
2444 character of the input record is not written, and instead determines the output
2445 record separator as follows:
2447 @multitable @columnfractions .3 .3 .4
2448 @headitem Leading character @tab Meaning @tab Output separating character(s)
2449 @item @code{'+'} @tab Overprinting @tab Carriage return only
2450 @item @code{'-'} @tab New line @tab Line feed and carriage return
2451 @item @code{'0'} @tab Skip line @tab Two line feeds and carriage return
2452 @item @code{'1'} @tab New page @tab Form feed and carriage return
2453 @item @code{'$'} @tab Prompting @tab Line feed (no carriage return)
2454 @item @code{CHAR(0)} @tab Overprinting (no advance) @tab None
2455 @end multitable
2457 @item READONLY
2458 The @code{READONLY} specifier may be given upon opening a unit, and is
2459 equivalent to specifying @code{ACTION='READ'}, except that the file may not be
2460 deleted on close (i.e. @code{CLOSE} with @code{STATUS="DELETE"}). The syntax
2463 @smallexample
2464 @code{OPEN(..., READONLY)}
2465 @end smallexample
2467 @item SHARE
2468 The @code{SHARE} specifier allows system-level locking on a unit upon opening
2469 it for controlled access from multiple processes/threads. The @code{SHARE}
2470 specifier has several forms:
2472 @smallexample
2473 OPEN(..., SHARE=sh)
2474 OPEN(..., SHARED)
2475 OPEN(..., NOSHARED)
2476 @end smallexample
2478 Where @emph{sh} in the first form is a character expression that evaluates to
2479 a value as seen in the table below. The latter two forms are aliases
2480 for particular values of @emph{sh}:
2482 @multitable @columnfractions .3 .3 .4
2483 @headitem Explicit form @tab Short form @tab Meaning
2484 @item @code{SHARE='DENYRW'} @tab @code{NOSHARED} @tab Exclusive (write) lock
2485 @item @code{SHARE='DENYNONE'} @tab @code{SHARED} @tab Shared (read) lock
2486 @end multitable
2488 In general only one process may hold an exclusive (write) lock for a given file
2489 at a time, whereas many processes may hold shared (read) locks for the same
2490 file.
2492 The behavior of locking may vary with your operating system. On POSIX systems,
2493 locking is implemented with @code{fcntl}. Consult your corresponding operating
2494 system's manual pages for further details. Locking via @code{SHARE=} is not
2495 supported on other systems.
2497 @end table
2499 @node Legacy PARAMETER statements
2500 @subsection Legacy PARAMETER statements
2501 @cindex PARAMETER
2503 For compatibility, GNU Fortran supports legacy PARAMETER statements without
2504 parentheses with @option{-std=legacy}.  A warning is emitted if used with
2505 @option{-std=gnu}, and an error is acknowledged with a real Fortran standard
2506 flag (@option{-std=f95}, etc...).  These statements take the following form:
2508 @smallexample
2509 implicit real (E)
2510 parameter e = 2.718282
2511 real c
2512 parameter c = 3.0e8
2513 @end smallexample
2515 @node Default exponents
2516 @subsection Default exponents
2517 @cindex exponent
2519 For compatibility, GNU Fortran supports a default exponent of zero in real
2520 constants with @option{-fdec}.  For example, @code{9e} would be
2521 interpreted as @code{9e0}, rather than an error.
2524 @node Extensions not implemented in GNU Fortran
2525 @section Extensions not implemented in GNU Fortran
2526 @cindex extensions, not implemented
2528 The long history of the Fortran language, its wide use and broad
2529 userbase, the large number of different compiler vendors and the lack of
2530 some features crucial to users in the first standards have lead to the
2531 existence of a number of important extensions to the language.  While
2532 some of the most useful or popular extensions are supported by the GNU
2533 Fortran compiler, not all existing extensions are supported.  This section
2534 aims at listing these extensions and offering advice on how best make
2535 code that uses them running with the GNU Fortran compiler.
2537 @c More can be found here:
2538 @c   -- https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.6/g77/Missing-Features.html
2539 @c   -- the list of Fortran and libgfortran bugs closed as WONTFIX:
2540 @c      http://tinyurl.com/2u4h5y
2542 @menu
2543 * ENCODE and DECODE statements::
2544 * Variable FORMAT expressions::
2545 @c * TYPE and ACCEPT I/O Statements::
2546 @c * DEFAULTFILE, DISPOSE and RECORDTYPE I/O specifiers::
2547 @c * Omitted arguments in procedure call::
2548 * Alternate complex function syntax::
2549 * Volatile COMMON blocks::
2550 * OPEN( ... NAME=)::
2551 * Q edit descriptor::
2552 @end menu
2554 @node ENCODE and DECODE statements
2555 @subsection @code{ENCODE} and @code{DECODE} statements
2556 @cindex @code{ENCODE}
2557 @cindex @code{DECODE}
2559 GNU Fortran does not support the @code{ENCODE} and @code{DECODE}
2560 statements.  These statements are best replaced by @code{READ} and
2561 @code{WRITE} statements involving internal files (@code{CHARACTER}
2562 variables and arrays), which have been part of the Fortran standard since
2563 Fortran 77.  For example, replace a code fragment like
2565 @smallexample
2566       INTEGER*1 LINE(80)
2567       REAL A, B, C
2568 c     ... Code that sets LINE
2569       DECODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2570  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2571 @end smallexample
2573 @noindent
2574 with the following:
2576 @smallexample
2577       CHARACTER(LEN=80) LINE
2578       REAL A, B, C
2579 c     ... Code that sets LINE
2580       READ (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2581  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2582 @end smallexample
2584 Similarly, replace a code fragment like
2586 @smallexample
2587       INTEGER*1 LINE(80)
2588       REAL A, B, C
2589 c     ... Code that sets A, B and C
2590       ENCODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2591  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2592 @end smallexample
2594 @noindent
2595 with the following:
2597 @smallexample
2598       CHARACTER(LEN=80) LINE
2599       REAL A, B, C
2600 c     ... Code that sets A, B and C
2601       WRITE (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2602  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2603 @end smallexample
2606 @node Variable FORMAT expressions
2607 @subsection Variable @code{FORMAT} expressions
2608 @cindex @code{FORMAT}
2610 A variable @code{FORMAT} expression is format statement which includes
2611 angle brackets enclosing a Fortran expression: @code{FORMAT(I<N>)}.  GNU
2612 Fortran does not support this legacy extension.  The effect of variable
2613 format expressions can be reproduced by using the more powerful (and
2614 standard) combination of internal output and string formats.  For example,
2615 replace a code fragment like this:
2617 @smallexample
2618       WRITE(6,20) INT1
2619  20   FORMAT(I<N+1>)
2620 @end smallexample
2622 @noindent
2623 with the following:
2625 @smallexample
2626 c     Variable declaration
2627       CHARACTER(LEN=20) FMT
2629 c     Other code here...
2631       WRITE(FMT,'("(I", I0, ")")') N+1
2632       WRITE(6,FMT) INT1
2633 @end smallexample
2635 @noindent
2636 or with:
2638 @smallexample
2639 c     Variable declaration
2640       CHARACTER(LEN=20) FMT
2642 c     Other code here...
2644       WRITE(FMT,*) N+1
2645       WRITE(6,"(I" // ADJUSTL(FMT) // ")") INT1
2646 @end smallexample
2649 @node Alternate complex function syntax
2650 @subsection Alternate complex function syntax
2651 @cindex Complex function
2653 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2654 complex functions with the syntax @code{COMPLEX FUNCTION name*16()}, as
2655 well as @code{COMPLEX*16 FUNCTION name()}.  Both are non-standard, legacy
2656 extensions.  @command{gfortran} accepts the latter form, which is more
2657 common, but not the former.
2660 @node Volatile COMMON blocks
2661 @subsection Volatile @code{COMMON} blocks
2662 @cindex @code{VOLATILE}
2663 @cindex @code{COMMON}
2665 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2666 @code{COMMON} with the @code{VOLATILE} attribute. This is
2667 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2668 @command{gfortran}.  Note that @command{gfortran} accepts
2669 @code{VOLATILE} variables in @code{COMMON} blocks since revision 4.3.
2672 @node OPEN( ... NAME=)
2673 @subsection @code{OPEN( ... NAME=)}
2674 @cindex @code{NAME}
2676 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2677 @code{OPEN( ... NAME=)}. This is
2678 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2679 @command{gfortran}.  @code{OPEN( ... NAME=)} should be replaced
2680 with @code{OPEN( ... FILE=)}.
2682 @node Q edit descriptor
2683 @subsection @code{Q} edit descriptor
2684 @cindex @code{Q} edit descriptor
2686 Some Fortran compilers provide the @code{Q} edit descriptor, which
2687 transfers the number of characters left within an input record into an
2688 integer variable.
2690 A direct replacement of the @code{Q} edit descriptor is not available
2691 in @command{gfortran}.  How to replicate its functionality using
2692 standard-conforming code depends on what the intent of the original
2693 code is.
2695 Options to replace @code{Q} may be to read the whole line into a
2696 character variable and then counting the number of non-blank
2697 characters left using @code{LEN_TRIM}.  Another method may be to use
2698 formatted stream, read the data up to the position where the @code{Q}
2699 descriptor occurred, use @code{INQUIRE} to get the file position,
2700 count the characters up to the next @code{NEW_LINE} and then start
2701 reading from the position marked previously.
2704 @c ---------------------------------------------------------------------
2705 @c ---------------------------------------------------------------------
2706 @c Mixed-Language Programming
2707 @c ---------------------------------------------------------------------
2709 @node Mixed-Language Programming
2710 @chapter Mixed-Language Programming
2711 @cindex Interoperability
2712 @cindex Mixed-language programming
2714 @menu
2715 * Interoperability with C::
2716 * GNU Fortran Compiler Directives::
2717 * Non-Fortran Main Program::
2718 * Naming and argument-passing conventions::
2719 @end menu
2721 This chapter is about mixed-language interoperability, but also
2722 applies if you link Fortran code compiled by different compilers.  In
2723 most cases, use of the C Binding features of the Fortran 2003 and
2724 later standards is sufficient.
2726 For example, it is possible to mix Fortran code with C++ code as well
2727 as C, if you declare the interface functions as @code{extern "C"} on
2728 the C++ side and @code{BIND(C)} on the Fortran side, and follow the
2729 rules for interoperability with C.  Note that you cannot manipulate
2730 C++ class objects in Fortran or vice versa except as opaque pointers.
2732 You can use the @command{gfortran} command to link both Fortran and
2733 non-Fortran code into the same program, or you can use @command{gcc}
2734 or @command{g++} if you also add an explicit @option{-lgfortran} option
2735 to link with the Fortran library.  If your main program is written in
2736 C or some other language instead of Fortran, see
2737 @ref{Non-Fortran Main Program}, below.
2739 @node Interoperability with C
2740 @section Interoperability with C
2741 @cindex interoperability with C
2742 @cindex C interoperability
2744 @menu
2745 * Intrinsic Types::
2746 * Derived Types and struct::
2747 * Interoperable Global Variables::
2748 * Interoperable Subroutines and Functions::
2749 * Working with C Pointers::
2750 * Further Interoperability of Fortran with C::
2751 @end menu
2753 Since Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004(E)) there is a
2754 standardized way to generate procedure and derived-type
2755 declarations and global variables that are interoperable with C
2756 (ISO/IEC 9899:1999).  The @code{BIND(C)} attribute has been added
2757 to inform the compiler that a symbol shall be interoperable with C;
2758 also, some constraints are added.  Note, however, that not
2759 all C features have a Fortran equivalent or vice versa.  For instance,
2760 neither C's unsigned integers nor C's functions with variable number
2761 of arguments have an equivalent in Fortran.
2763 Note that array dimensions are reversely ordered in C and that arrays in
2764 C always start with index 0 while in Fortran they start by default with
2765 1.  Thus, an array declaration @code{A(n,m)} in Fortran matches
2766 @code{A[m][n]} in C and accessing the element @code{A(i,j)} matches
2767 @code{A[j-1][i-1]}.  The element following @code{A(i,j)} (C: @code{A[j-1][i-1]};
2768 assuming @math{i < n}) in memory is @code{A(i+1,j)} (C: @code{A[j-1][i]}).
2770 @node Intrinsic Types
2771 @subsection Intrinsic Types
2772 @cindex C intrinsic type interoperability
2773 @cindex intrinsic type interoperability with C
2774 @cindex interoperability, intrinsic type
2776 In order to ensure that exactly the same variable type and kind is used
2777 in C and Fortran, you should use the named constants for kind parameters
2778 that are defined in the @code{ISO_C_BINDING} intrinsic module.
2779 That module contains named constants of character type representing
2780 the escaped special characters in C, such as newline.
2781 For a list of the constants, see @ref{ISO_C_BINDING}.
2783 For logical types, please note that the Fortran standard only guarantees
2784 interoperability between C99's @code{_Bool} and Fortran's @code{C_Bool}-kind
2785 logicals and C99 defines that @code{true} has the value 1 and @code{false}
2786 the value 0.  Using any other integer value with GNU Fortran's @code{LOGICAL}
2787 (with any kind parameter) gives an undefined result.  (Passing other integer
2788 values than 0 and 1 to GCC's @code{_Bool} is also undefined, unless the
2789 integer is explicitly or implicitly casted to @code{_Bool}.)
2791 @node Derived Types and struct
2792 @subsection Derived Types and struct
2793 @cindex C derived type and struct interoperability
2794 @cindex derived type interoperability with C
2795 @cindex interoperability, derived type and struct
2797 For compatibility of derived types with @code{struct}, use
2798 the @code{BIND(C)} attribute in the type declaration.  For instance, the
2799 following type declaration
2801 @smallexample
2802  USE ISO_C_BINDING
2803  TYPE, BIND(C) :: myType
2804    INTEGER(C_INT) :: i1, i2
2805    INTEGER(C_SIGNED_CHAR) :: i3
2806    REAL(C_DOUBLE) :: d1
2807    COMPLEX(C_FLOAT_COMPLEX) :: c1
2808    CHARACTER(KIND=C_CHAR) :: str(5)
2809  END TYPE
2810 @end smallexample
2812 @noindent
2813 matches the following @code{struct} declaration in C
2815 @smallexample
2816  struct @{
2817    int i1, i2;
2818    /* Note: "char" might be signed or unsigned.  */
2819    signed char i3;
2820    double d1;
2821    float _Complex c1;
2822    char str[5];
2823  @} myType;
2824 @end smallexample
2826 Derived types with the C binding attribute shall not have the @code{sequence}
2827 attribute, type parameters, the @code{extends} attribute, nor type-bound
2828 procedures.  Every component must be of interoperable type and kind and may not
2829 have the @code{pointer} or @code{allocatable} attribute.  The names of the
2830 components are irrelevant for interoperability.
2832 As there exist no direct Fortran equivalents, neither unions nor structs
2833 with bit field or variable-length array members are interoperable.
2835 @node Interoperable Global Variables
2836 @subsection Interoperable Global Variables
2837 @cindex C variable interoperability
2838 @cindex variable interoperability with C
2839 @cindex interoperability, variable
2841 Variables can be made accessible from C using the C binding attribute,
2842 optionally together with specifying a binding name.  Those variables
2843 have to be declared in the declaration part of a @code{MODULE},
2844 be of interoperable type, and have neither the @code{pointer} nor
2845 the @code{allocatable} attribute.
2847 @smallexample
2848   MODULE m
2849     USE myType_module
2850     USE ISO_C_BINDING
2851     integer(C_INT), bind(C, name="_MyProject_flags") :: global_flag
2852     type(myType), bind(C) :: tp
2853   END MODULE
2854 @end smallexample
2856 Here, @code{_MyProject_flags} is the case-sensitive name of the variable
2857 as seen from C programs while @code{global_flag} is the case-insensitive
2858 name as seen from Fortran.  If no binding name is specified, as for
2859 @var{tp}, the C binding name is the (lowercase) Fortran binding name.
2860 If a binding name is specified, only a single variable may be after the
2861 double colon.  Note of warning: You cannot use a global variable to
2862 access @var{errno} of the C library as the C standard allows it to be
2863 a macro.  Use the @code{IERRNO} intrinsic (GNU extension) instead.
2865 @node Interoperable Subroutines and Functions
2866 @subsection Interoperable Subroutines and Functions
2867 @cindex C procedure interoperability
2868 @cindex procedure interoperability with C
2869 @cindex function interoperability with C
2870 @cindex subroutine interoperability with C
2871 @cindex interoperability, subroutine and function
2873 Subroutines and functions have to have the @code{BIND(C)} attribute to
2874 be compatible with C.  The dummy argument declaration is relatively
2875 straightforward.  However, one needs to be careful because C uses
2876 call-by-value by default while Fortran behaves usually similar to
2877 call-by-reference.  Furthermore, strings and pointers are handled
2878 differently.
2880 To pass a variable by value, use the @code{VALUE} attribute.
2881 Thus, the following C prototype
2883 @smallexample
2884 @code{int func(int i, int *j)}
2885 @end smallexample
2887 @noindent
2888 matches the Fortran declaration
2890 @smallexample
2891   integer(c_int) function func(i,j)
2892     use iso_c_binding, only: c_int
2893     integer(c_int), VALUE :: i
2894     integer(c_int) :: j
2895 @end smallexample
2897 Note that pointer arguments also frequently need the @code{VALUE} attribute,
2898 see @ref{Working with C Pointers}.
2900 Strings are handled quite differently in C and Fortran.  In C a string
2901 is a @code{NUL}-terminated array of characters while in Fortran each string
2902 has a length associated with it and is thus not terminated (by e.g.
2903 @code{NUL}).  For example, if you want to use the following C function,
2905 @smallexample
2906   #include <stdio.h>
2907   void print_C(char *string) /* equivalent: char string[]  */
2908   @{
2909      printf("%s\n", string);
2910   @}
2911 @end smallexample
2913 @noindent
2914 to print ``Hello World'' from Fortran, you can call it using
2916 @smallexample
2917   use iso_c_binding, only: C_CHAR, C_NULL_CHAR
2918   interface
2919     subroutine print_c(string) bind(C, name="print_C")
2920       use iso_c_binding, only: c_char
2921       character(kind=c_char) :: string(*)
2922     end subroutine print_c
2923   end interface
2924   call print_c(C_CHAR_"Hello World"//C_NULL_CHAR)
2925 @end smallexample
2927 As the example shows, you need to ensure that the
2928 string is @code{NUL} terminated.  Additionally, the dummy argument
2929 @var{string} of @code{print_C} is a length-one assumed-size
2930 array; using @code{character(len=*)} is not allowed.  The example
2931 above uses @code{c_char_"Hello World"} to ensure the string
2932 literal has the right type; typically the default character
2933 kind and @code{c_char} are the same and thus @code{"Hello World"}
2934 is equivalent.  However, the standard does not guarantee this.
2936 The use of strings is now further illustrated using the C library
2937 function @code{strncpy}, whose prototype is
2939 @smallexample
2940   char *strncpy(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
2941 @end smallexample
2943 @noindent
2944 The function @code{strncpy} copies at most @var{n} characters from
2945 string @var{s2} to @var{s1} and returns @var{s1}.  In the following
2946 example, we ignore the return value:
2948 @smallexample
2949   use iso_c_binding
2950   implicit none
2951   character(len=30) :: str,str2
2952   interface
2953     ! Ignore the return value of strncpy -> subroutine
2954     ! "restrict" is always assumed if we do not pass a pointer
2955     subroutine strncpy(dest, src, n) bind(C)
2956       import
2957       character(kind=c_char),  intent(out) :: dest(*)
2958       character(kind=c_char),  intent(in)  :: src(*)
2959       integer(c_size_t), value, intent(in) :: n
2960     end subroutine strncpy
2961   end interface
2962   str = repeat('X',30) ! Initialize whole string with 'X'
2963   call strncpy(str, c_char_"Hello World"//C_NULL_CHAR, &
2964                len(c_char_"Hello World",kind=c_size_t))
2965   print '(a)', str ! prints: "Hello WorldXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
2966   end
2967 @end smallexample
2969 The intrinsic procedures are described in @ref{Intrinsic Procedures}.
2971 @node Working with C Pointers
2972 @subsection Working with C Pointers
2973 @cindex C pointers
2974 @cindex pointers, C
2976 C pointers are represented in Fortran via the special opaque derived
2977 type @code{type(c_ptr)} (with private components).  C pointers are distinct
2978 from Fortran objects with the @code{POINTER} attribute.  Thus one needs to
2979 use intrinsic conversion procedures to convert from or to C pointers.
2980 For some applications, using an assumed type (@code{TYPE(*)}) can be
2981 an alternative to a C pointer, and you can also use library routines
2982 to access Fortran pointers from C.  See @ref{Further Interoperability
2983 of Fortran with C}.
2985 Here is an example of using C pointers in Fortran:
2987 @smallexample
2988   use iso_c_binding
2989   type(c_ptr) :: cptr1, cptr2
2990   integer, target :: array(7), scalar
2991   integer, pointer :: pa(:), ps
2992   cptr1 = c_loc(array(1)) ! The programmer needs to ensure that the
2993                           ! array is contiguous if required by the C
2994                           ! procedure
2995   cptr2 = c_loc(scalar)
2996   call c_f_pointer(cptr2, ps)
2997   call c_f_pointer(cptr2, pa, shape=[7])
2998 @end smallexample
3000 When converting C to Fortran arrays, the one-dimensional @code{SHAPE} argument
3001 has to be passed.
3003 If a pointer is a dummy argument of an interoperable procedure, it usually
3004 has to be declared using the @code{VALUE} attribute.  @code{void*}
3005 matches @code{TYPE(C_PTR), VALUE}, while @code{TYPE(C_PTR)} alone
3006 matches @code{void**}.
3008 Procedure pointers are handled analogously to pointers; the C type is
3009 @code{TYPE(C_FUNPTR)} and the intrinsic conversion procedures are
3010 @code{C_F_PROCPOINTER} and @code{C_FUNLOC}.
3012 Let us consider two examples of actually passing a procedure pointer from
3013 C to Fortran and vice versa.  Note that these examples are also very
3014 similar to passing ordinary pointers between both languages. First,
3015 consider this code in C:
3017 @smallexample
3018 /* Procedure implemented in Fortran.  */
3019 void get_values (void (*)(double));
3021 /* Call-back routine we want called from Fortran.  */
3022 void
3023 print_it (double x)
3025   printf ("Number is %f.\n", x);
3028 /* Call Fortran routine and pass call-back to it.  */
3029 void
3030 foobar ()
3032   get_values (&print_it);
3034 @end smallexample
3036 A matching implementation for @code{get_values} in Fortran, that correctly
3037 receives the procedure pointer from C and is able to call it, is given
3038 in the following @code{MODULE}:
3040 @smallexample
3041 MODULE m
3042   IMPLICIT NONE
3044   ! Define interface of call-back routine.
3045   ABSTRACT INTERFACE
3046     SUBROUTINE callback (x)
3047       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3048       REAL(KIND=C_DOUBLE), INTENT(IN), VALUE :: x
3049     END SUBROUTINE callback
3050   END INTERFACE
3052 CONTAINS
3054   ! Define C-bound procedure.
3055   SUBROUTINE get_values (cproc) BIND(C)
3056     USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3057     TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: cproc
3059     PROCEDURE(callback), POINTER :: proc
3061     ! Convert C to Fortran procedure pointer.
3062     CALL C_F_PROCPOINTER (cproc, proc)
3064     ! Call it.
3065     CALL proc (1.0_C_DOUBLE)
3066     CALL proc (-42.0_C_DOUBLE)
3067     CALL proc (18.12_C_DOUBLE)
3068   END SUBROUTINE get_values
3070 END MODULE m
3071 @end smallexample
3073 Next, we want to call a C routine that expects a procedure pointer argument
3074 and pass it a Fortran procedure (which clearly must be interoperable!).
3075 Again, the C function may be:
3077 @smallexample
3079 call_it (int (*func)(int), int arg)
3081   return func (arg);
3083 @end smallexample
3085 It can be used as in the following Fortran code:
3087 @smallexample
3088 MODULE m
3089   USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3090   IMPLICIT NONE
3092   ! Define interface of C function.
3093   INTERFACE
3094     INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION call_it (func, arg) BIND(C)
3095       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3096       TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: func
3097       INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
3098     END FUNCTION call_it
3099   END INTERFACE
3101 CONTAINS
3103   ! Define procedure passed to C function.
3104   ! It must be interoperable!
3105   INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION double_it (arg) BIND(C)
3106     INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
3107     double_it = arg + arg
3108   END FUNCTION double_it
3110   ! Call C function.
3111   SUBROUTINE foobar ()
3112     TYPE(C_FUNPTR) :: cproc
3113     INTEGER(KIND=C_INT) :: i
3115     ! Get C procedure pointer.
3116     cproc = C_FUNLOC (double_it)
3118     ! Use it.
3119     DO i = 1_C_INT, 10_C_INT
3120       PRINT *, call_it (cproc, i)
3121     END DO
3122   END SUBROUTINE foobar
3124 END MODULE m
3125 @end smallexample
3127 @node Further Interoperability of Fortran with C
3128 @subsection Further Interoperability of Fortran with C
3129 @cindex Further Interoperability of Fortran with C
3130 @cindex TS 29113
3131 @cindex array descriptor
3132 @cindex dope vector
3133 @cindex assumed-type
3134 @cindex assumed-rank
3136 GNU Fortran implements the Technical Specification ISO/IEC TS
3137 29113:2012, which extends the interoperability support of Fortran 2003
3138 and Fortran 2008 and is now part of the 2018 Fortran standard.
3139 Besides removing some restrictions and constraints, the Technical
3140 Specification adds assumed-type (@code{TYPE(*)}) and assumed-rank
3141 (@code{DIMENSION(..)}) variables and allows for interoperability of
3142 assumed-shape, assumed-rank, and deferred-shape arrays, as well as
3143 allocatables and pointers.  Objects of these types are passed to
3144 @code{BIND(C)} functions as descriptors with a standard interface,
3145 declared in the header file @code{<ISO_Fortran_binding.h>}.
3147 Note: Currently, GNU Fortran does not use internally the array descriptor
3148 (dope vector) as specified in the Technical Specification, but uses
3149 an array descriptor with different fields in functions without the
3150 @code{BIND(C)} attribute.  Arguments to functions marked @code{BIND(C)}
3151 are converted to the specified form.  If you need to access GNU Fortran's
3152 internal array descriptor, you can use the Chasm Language Interoperability
3153 Tools, @url{http://chasm-interop.sourceforge.net/}.
3155 @node GNU Fortran Compiler Directives
3156 @section GNU Fortran Compiler Directives
3158 @menu
3159 * ATTRIBUTES directive::
3160 * UNROLL directive::
3161 * BUILTIN directive::
3162 * IVDEP directive::
3163 * VECTOR directive::
3164 * NOVECTOR directive::
3165 @end menu
3167 @node ATTRIBUTES directive
3168 @subsection ATTRIBUTES directive
3170 The Fortran standard describes how a conforming program shall
3171 behave; however, the exact implementation is not standardized.  In order
3172 to allow the user to choose specific implementation details, compiler
3173 directives can be used to set attributes of variables and procedures
3174 which are not part of the standard.  Whether a given attribute is
3175 supported and its exact effects depend on both the operating system and
3176 on the processor; see
3177 @ref{Top,,C Extensions,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}
3178 for details.
3180 For procedures and procedure pointers, the following attributes can
3181 be used to change the calling convention:
3183 @itemize
3184 @item @code{CDECL} -- standard C calling convention
3185 @item @code{STDCALL} -- convention where the called procedure pops the stack
3186 @item @code{FASTCALL} -- part of the arguments are passed via registers
3187 instead using the stack
3188 @end itemize
3190 Besides changing the calling convention, the attributes also influence
3191 the decoration of the symbol name, e.g., by a leading underscore or by
3192 a trailing at-sign followed by the number of bytes on the stack.  When
3193 assigning a procedure to a procedure pointer, both should use the same
3194 calling convention.
3196 On some systems, procedures and global variables (module variables and
3197 @code{COMMON} blocks) need special handling to be accessible when they
3198 are in a shared library.  The following attributes are available:
3200 @itemize
3201 @item @code{DLLEXPORT} -- provide a global pointer to a pointer in the DLL
3202 @item @code{DLLIMPORT} -- reference the function or variable using a
3203 global pointer
3204 @end itemize
3206 For dummy arguments, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute can be used; in
3207 other compilers, it is also known as @code{IGNORE_TKR}.  For dummy arguments
3208 with this attribute actual arguments of any type and kind (similar to
3209 @code{TYPE(*)}), scalars and arrays of any rank (no equivalent
3210 in Fortran standard) are accepted.  As with @code{TYPE(*)}, the argument
3211 is unlimited polymorphic and no type information is available.
3212 Additionally, the argument may only be passed to dummy arguments
3213 with the @code{NO_ARG_CHECK} attribute and as argument to the
3214 @code{PRESENT} intrinsic function and to @code{C_LOC} of the
3215 @code{ISO_C_BINDING} module.
3217 Variables with @code{NO_ARG_CHECK} attribute shall be of assumed-type
3218 (@code{TYPE(*)}; recommended) or of type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL},
3219 @code{REAL} or @code{COMPLEX}. They shall not have the @code{ALLOCATE},
3220 @code{CODIMENSION}, @code{INTENT(OUT)}, @code{POINTER} or @code{VALUE}
3221 attribute; furthermore, they shall be either scalar or of assumed-size
3222 (@code{dimension(*)}). As @code{TYPE(*)}, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute
3223 requires an explicit interface.
3225 @itemize
3226 @item @code{NO_ARG_CHECK} -- disable the type, kind and rank checking
3227 @item @code{DEPRECATED} -- print a warning when using a such-tagged
3228 deprecated procedure, variable or parameter; the warning can be suppressed
3229 with @option{-Wno-deprecated-declarations}.
3230 @end itemize
3233 The attributes are specified using the syntax
3235 @code{!GCC$ ATTRIBUTES} @var{attribute-list} @code{::} @var{variable-list}
3237 where in free-form source code only whitespace is allowed before @code{!GCC$}
3238 and in fixed-form source code @code{!GCC$}, @code{cGCC$} or @code{*GCC$} shall
3239 start in the first column.
3241 For procedures, the compiler directives shall be placed into the body
3242 of the procedure; for variables and procedure pointers, they shall be in
3243 the same declaration part as the variable or procedure pointer.
3246 @node UNROLL directive
3247 @subsection UNROLL directive
3249 The syntax of the directive is
3251 @code{!GCC$ unroll N}
3253 You can use this directive to control how many times a loop should be unrolled.
3254 It must be placed immediately before a @code{DO} loop and applies only to the
3255 loop that follows.  N is an integer constant specifying the unrolling factor.
3256 The values of 0 and 1 block any unrolling of the loop.
3259 @node BUILTIN directive
3260 @subsection BUILTIN directive
3262 The syntax of the directive is
3264 @code{!GCC$ BUILTIN (B) attributes simd FLAGS IF('target')}
3266 You can use this directive to define which middle-end built-ins provide vector
3267 implementations.  @code{B} is name of the middle-end built-in.  @code{FLAGS}
3268 are optional and must be either "(inbranch)" or "(notinbranch)".
3269 @code{IF} statement is optional and is used to filter multilib ABIs
3270 for the built-in that should be vectorized.  Example usage:
3272 @smallexample
3273 !GCC$ builtin (sinf) attributes simd (notinbranch) if('x86_64')
3274 @end smallexample
3276 The purpose of the directive is to provide an API among the GCC compiler and
3277 the GNU C Library which would define vector implementations of math routines.
3280 @node IVDEP directive
3281 @subsection IVDEP directive
3283 The syntax of the directive is
3285 @code{!GCC$ ivdep}
3287 This directive tells the compiler to ignore vector dependencies in the
3288 following loop.  It must be placed immediately before a @code{DO} loop
3289 and applies only to the loop that follows.
3291 Sometimes the compiler may not have sufficient information to decide
3292 whether a particular loop is vectorizable due to potential
3293 dependencies between iterations.  The purpose of the directive is to
3294 tell the compiler that vectorization is safe.
3296 This directive is intended for annotation of existing code.  For new
3297 code it is recommended to consider OpenMP SIMD directives as potential
3298 alternative.
3301 @node VECTOR directive
3302 @subsection VECTOR directive
3304 The syntax of the directive is
3306 @code{!GCC$ vector}
3308 This directive tells the compiler to vectorize the following loop.  It
3309 must be placed immediately before a @code{DO} loop and applies only to
3310 the loop that follows.
3313 @node NOVECTOR directive
3314 @subsection NOVECTOR directive
3316 The syntax of the directive is
3318 @code{!GCC$ novector}
3320 This directive tells the compiler to not vectorize the following loop.
3321 It must be placed immediately before a @code{DO} loop and applies only
3322 to the loop that follows.
3325 @node Non-Fortran Main Program
3326 @section Non-Fortran Main Program
3328 @menu
3329 * _gfortran_set_args:: Save command-line arguments
3330 * _gfortran_set_options:: Set library option flags
3331 * _gfortran_set_convert:: Set endian conversion
3332 * _gfortran_set_record_marker:: Set length of record markers
3333 * _gfortran_set_fpe:: Set when a Floating Point Exception should be raised
3334 * _gfortran_set_max_subrecord_length:: Set subrecord length
3335 @end menu
3337 Even if you are doing mixed-language programming, it is very
3338 likely that you do not need to know or use the information in this
3339 section.  Since it is about the internal structure of GNU Fortran,
3340 it may also change in GCC minor releases.
3342 When you compile a @code{PROGRAM} with GNU Fortran, a function
3343 with the name @code{main} (in the symbol table of the object file)
3344 is generated, which initializes the libgfortran library and then
3345 calls the actual program which uses the name @code{MAIN__}, for
3346 historic reasons.  If you link GNU Fortran compiled procedures
3347 to, e.g., a C or C++ program or to a Fortran program compiled by
3348 a different compiler, the libgfortran library is not initialized
3349 and thus a few intrinsic procedures do not work properly, e.g.
3350 those for obtaining the command-line arguments.
3352 Therefore, if your @code{PROGRAM} is not compiled with
3353 GNU Fortran and the GNU Fortran compiled procedures require
3354 intrinsics relying on the library initialization, you need to
3355 initialize the library yourself.  Using the default options,
3356 gfortran calls @code{_gfortran_set_args} and
3357 @code{_gfortran_set_options}.  The initialization of the former
3358 is needed if the called procedures access the command line
3359 (and for backtracing); the latter sets some flags based on the
3360 standard chosen or to enable backtracing.  In typical programs,
3361 it is not necessary to call any initialization function.
3363 If your @code{PROGRAM} is compiled with GNU Fortran, you shall
3364 not call any of the following functions.  The libgfortran
3365 initialization functions are shown in C syntax but using C
3366 bindings they are also accessible from Fortran.
3369 @node _gfortran_set_args
3370 @subsection @code{_gfortran_set_args} --- Save command-line arguments
3371 @fnindex _gfortran_set_args
3372 @cindex libgfortran initialization, set_args
3374 @table @asis
3375 @item @emph{Description}:
3376 @code{_gfortran_set_args} saves the command-line arguments; this
3377 initialization is required if any of the command-line intrinsics
3378 is called.  Additionally, it shall be called if backtracing is
3379 enabled (see @code{_gfortran_set_options}).
3381 @item @emph{Syntax}:
3382 @code{void _gfortran_set_args (int argc, char *argv[])}
3384 @item @emph{Arguments}:
3385 @multitable @columnfractions .15 .70
3386 @item @var{argc} @tab number of command line argument strings
3387 @item @var{argv} @tab the command-line argument strings; argv[0]
3388 is the pathname of the executable itself.
3389 @end multitable
3391 @item @emph{Example}:
3392 @smallexample
3393 int main (int argc, char *argv[])
3395   /* Initialize libgfortran.  */
3396   _gfortran_set_args (argc, argv);
3397   return 0;
3399 @end smallexample
3400 @end table
3403 @node _gfortran_set_options
3404 @subsection @code{_gfortran_set_options} --- Set library option flags
3405 @fnindex _gfortran_set_options
3406 @cindex libgfortran initialization, set_options
3408 @table @asis
3409 @item @emph{Description}:
3410 @code{_gfortran_set_options} sets several flags related to the Fortran
3411 standard to be used, whether backtracing should be enabled
3412 and whether range checks should be performed.  The syntax allows for
3413 upward compatibility since the number of passed flags is specified; for
3414 non-passed flags, the default value is used.  See also
3415 @pxref{Code Gen Options}.  Please note that not all flags are actually
3416 used.
3418 @item @emph{Syntax}:
3419 @code{void _gfortran_set_options (int num, int options[])}
3421 @item @emph{Arguments}:
3422 @multitable @columnfractions .15 .70
3423 @item @var{num} @tab number of options passed
3424 @item @var{argv} @tab The list of flag values
3425 @end multitable
3427 @item @emph{option flag list}:
3428 @multitable @columnfractions .15 .70
3429 @item @var{option}[0] @tab Allowed standard; can give run-time errors
3430 if e.g. an input-output edit descriptor is invalid in a given
3431 standard.  Possible values are (bitwise or-ed) @code{GFC_STD_F77} (1),
3432 @code{GFC_STD_F95_OBS} (2), @code{GFC_STD_F95_DEL} (4),
3433 @code{GFC_STD_F95} (8), @code{GFC_STD_F2003} (16), @code{GFC_STD_GNU}
3434 (32), @code{GFC_STD_LEGACY} (64), @code{GFC_STD_F2008} (128),
3435 @code{GFC_STD_F2008_OBS} (256), @code{GFC_STD_F2008_TS} (512),
3436 @code{GFC_STD_F2018} (1024), @code{GFC_STD_F2018_OBS} (2048), and
3437 @code{GFC_STD=F2018_DEL} (4096). Default: @code{GFC_STD_F95_OBS |
3438 GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_F95 | GFC_STD_F2003 | GFC_STD_F2008 |
3439 GFC_STD_F2008_TS | GFC_STD_F2008_OBS | GFC_STD_F77 | GFC_STD_F2018 |
3440 GFC_STD_F2018_OBS | GFC_STD_F2018_DEL | GFC_STD_GNU | GFC_STD_LEGACY}.
3441 @item @var{option}[1] @tab Standard-warning flag; prints a warning to
3442 standard error.  Default: @code{GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_LEGACY}.
3443 @item @var{option}[2] @tab If non zero, enable pedantic checking.
3444 Default: off.
3445 @item @var{option}[3] @tab Unused.
3446 @item @var{option}[4] @tab If non zero, enable backtracing on run-time
3447 errors.  Default: off. (Default in the compiler: on.)
3448 Note: Installs a signal handler and requires command-line
3449 initialization using @code{_gfortran_set_args}.
3450 @item @var{option}[5] @tab If non zero, supports signed zeros.
3451 Default: enabled.
3452 @item @var{option}[6] @tab Enables run-time checking.  Possible values
3453 are (bitwise or-ed): GFC_RTCHECK_BOUNDS (1), GFC_RTCHECK_ARRAY_TEMPS (2),
3454 GFC_RTCHECK_RECURSION (4), GFC_RTCHECK_DO (8), GFC_RTCHECK_POINTER (16),
3455 GFC_RTCHECK_MEM (32), GFC_RTCHECK_BITS (64).
3456 Default: disabled.
3457 @item @var{option}[7] @tab Unused.
3458 @item @var{option}[8] @tab Show a warning when invoking @code{STOP} and
3459 @code{ERROR STOP} if a floating-point exception occurred. Possible values
3460 are (bitwise or-ed) @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
3461 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
3462 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), @code{GFC_FPE_INEXACT} (32). Default: None (0).
3463 (Default in the compiler: @code{GFC_FPE_INVALID | GFC_FPE_DENORMAL |
3464 GFC_FPE_ZERO | GFC_FPE_OVERFLOW | GFC_FPE_UNDERFLOW}.)
3465 @end multitable
3467 @item @emph{Example}:
3468 @smallexample
3469   /* Use gfortran 4.9 default options.  */
3470   static int options[] = @{68, 511, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 31@};
3471   _gfortran_set_options (9, &options);
3472 @end smallexample
3473 @end table
3476 @node _gfortran_set_convert
3477 @subsection @code{_gfortran_set_convert} --- Set endian conversion
3478 @fnindex _gfortran_set_convert
3479 @cindex libgfortran initialization, set_convert
3481 @table @asis
3482 @item @emph{Description}:
3483 @code{_gfortran_set_convert} set the representation of data for
3484 unformatted files.
3486 @item @emph{Syntax}:
3487 @code{void _gfortran_set_convert (int conv)}
3489 @item @emph{Arguments}:
3490 @multitable @columnfractions .15 .70
3491 @item @var{conv} @tab Endian conversion, possible values:
3492 GFC_CONVERT_NATIVE (0, default), GFC_CONVERT_SWAP (1),
3493 GFC_CONVERT_BIG (2), GFC_CONVERT_LITTLE (3).
3494 @end multitable
3496 @item @emph{Example}:
3497 @smallexample
3498 int main (int argc, char *argv[])
3500   /* Initialize libgfortran.  */
3501   _gfortran_set_args (argc, argv);
3502   _gfortran_set_convert (1);
3503   return 0;
3505 @end smallexample
3506 @end table
3509 @node _gfortran_set_record_marker
3510 @subsection @code{_gfortran_set_record_marker} --- Set length of record markers
3511 @fnindex _gfortran_set_record_marker
3512 @cindex libgfortran initialization, set_record_marker
3514 @table @asis
3515 @item @emph{Description}:
3516 @code{_gfortran_set_record_marker} sets the length of record markers
3517 for unformatted files.
3519 @item @emph{Syntax}:
3520 @code{void _gfortran_set_record_marker (int val)}
3522 @item @emph{Arguments}:
3523 @multitable @columnfractions .15 .70
3524 @item @var{val} @tab Length of the record marker; valid values
3525 are 4 and 8.  Default is 4.
3526 @end multitable
3528 @item @emph{Example}:
3529 @smallexample
3530 int main (int argc, char *argv[])
3532   /* Initialize libgfortran.  */
3533   _gfortran_set_args (argc, argv);
3534   _gfortran_set_record_marker (8);
3535   return 0;
3537 @end smallexample
3538 @end table
3541 @node _gfortran_set_fpe
3542 @subsection @code{_gfortran_set_fpe} --- Enable floating point exception traps
3543 @fnindex _gfortran_set_fpe
3544 @cindex libgfortran initialization, set_fpe
3546 @table @asis
3547 @item @emph{Description}:
3548 @code{_gfortran_set_fpe} enables floating point exception traps for
3549 the specified exceptions.  On most systems, this will result in a
3550 SIGFPE signal being sent and the program being aborted.
3552 @item @emph{Syntax}:
3553 @code{void _gfortran_set_fpe (int val)}
3555 @item @emph{Arguments}:
3556 @multitable @columnfractions .15 .70
3557 @item @var{option}[0] @tab IEEE exceptions.  Possible values are
3558 (bitwise or-ed) zero (0, default) no trapping,
3559 @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
3560 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
3561 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), and @code{GFC_FPE_INEXACT} (32).
3562 @end multitable
3564 @item @emph{Example}:
3565 @smallexample
3566 int main (int argc, char *argv[])
3568   /* Initialize libgfortran.  */
3569   _gfortran_set_args (argc, argv);
3570   /* FPE for invalid operations such as SQRT(-1.0).  */
3571   _gfortran_set_fpe (1);
3572   return 0;
3574 @end smallexample
3575 @end table
3578 @node _gfortran_set_max_subrecord_length
3579 @subsection @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} --- Set subrecord length
3580 @fnindex _gfortran_set_max_subrecord_length
3581 @cindex libgfortran initialization, set_max_subrecord_length
3583 @table @asis
3584 @item @emph{Description}:
3585 @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} set the maximum length
3586 for a subrecord.  This option only makes sense for testing and
3587 debugging of unformatted I/O.
3589 @item @emph{Syntax}:
3590 @code{void _gfortran_set_max_subrecord_length (int val)}
3592 @item @emph{Arguments}:
3593 @multitable @columnfractions .15 .70
3594 @item @var{val} @tab the maximum length for a subrecord;
3595 the maximum permitted value is 2147483639, which is also
3596 the default.
3597 @end multitable
3599 @item @emph{Example}:
3600 @smallexample
3601 int main (int argc, char *argv[])
3603   /* Initialize libgfortran.  */
3604   _gfortran_set_args (argc, argv);
3605   _gfortran_set_max_subrecord_length (8);
3606   return 0;
3608 @end smallexample
3609 @end table
3612 @node Naming and argument-passing conventions
3613 @section Naming and argument-passing conventions
3615 This section gives an overview about the naming convention of procedures
3616 and global variables and about the argument passing conventions used by
3617 GNU Fortran.  If a C binding has been specified, the naming convention
3618 and some of the argument-passing conventions change.  If possible,
3619 mixed-language and mixed-compiler projects should use the better defined
3620 C binding for interoperability.  See @pxref{Interoperability with C}.
3622 @menu
3623 * Naming conventions::
3624 * Argument passing conventions::
3625 @end menu
3628 @node Naming conventions
3629 @subsection Naming conventions
3631 According the Fortran standard, valid Fortran names consist of a letter
3632 between @code{A} to @code{Z}, @code{a} to @code{z}, digits @code{0},
3633 @code{1} to @code{9} and underscores (@code{_}) with the restriction
3634 that names may only start with a letter.  As vendor extension, the
3635 dollar sign (@code{$}) is additionally permitted with the option
3636 @option{-fdollar-ok}, but not as first character and only if the
3637 target system supports it.
3639 By default, the procedure name is the lower-cased Fortran name with an
3640 appended underscore (@code{_}); using @option{-fno-underscoring} no
3641 underscore is appended while @code{-fsecond-underscore} appends two
3642 underscores.  Depending on the target system and the calling convention,
3643 the procedure might be additionally dressed; for instance, on 32bit
3644 Windows with @code{stdcall}, an at-sign @code{@@} followed by an integer
3645 number is appended.  For the changing the calling convention, see
3646 @pxref{GNU Fortran Compiler Directives}.
3648 For common blocks, the same convention is used, i.e. by default an
3649 underscore is appended to the lower-cased Fortran name.  Blank commons
3650 have the name @code{__BLNK__}.
3652 For procedures and variables declared in the specification space of a
3653 module, the name is formed by @code{__}, followed by the lower-cased
3654 module name, @code{_MOD_}, and the lower-cased Fortran name.  Note that
3655 no underscore is appended.
3658 @node Argument passing conventions
3659 @subsection Argument passing conventions
3661 Subroutines do not return a value (matching C99's @code{void}) while
3662 functions either return a value as specified in the platform ABI or
3663 the result variable is passed as hidden argument to the function and
3664 no result is returned.  A hidden result variable is used when the
3665 result variable is an array or of type @code{CHARACTER}.
3667 Arguments are passed according to the platform ABI. In particular,
3668 complex arguments might not be compatible to a struct with two real
3669 components for the real and imaginary part. The argument passing
3670 matches the one of C99's @code{_Complex}.  Functions with scalar
3671 complex result variables return their value and do not use a
3672 by-reference argument.  Note that with the @option{-ff2c} option,
3673 the argument passing is modified and no longer completely matches
3674 the platform ABI.  Some other Fortran compilers use @code{f2c}
3675 semantic by default; this might cause problems with
3676 interoperablility.
3678 GNU Fortran passes most arguments by reference, i.e. by passing a
3679 pointer to the data.  Note that the compiler might use a temporary
3680 variable into which the actual argument has been copied, if required
3681 semantically (copy-in/copy-out).
3683 For arguments with @code{ALLOCATABLE} and @code{POINTER}
3684 attribute (including procedure pointers), a pointer to the pointer
3685 is passed such that the pointer address can be modified in the
3686 procedure.
3688 For dummy arguments with the @code{VALUE} attribute: Scalar arguments
3689 of the type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and
3690 @code{COMPLEX} are passed by value according to the platform ABI.
3691 (As vendor extension and not recommended, using @code{%VAL()} in the
3692 call to a procedure has the same effect.) For @code{TYPE(C_PTR)} and
3693 procedure pointers, the pointer itself is passed such that it can be
3694 modified without affecting the caller.
3695 @c FIXME: Document how VALUE is handled for CHARACTER, TYPE,
3696 @c CLASS and arrays, i.e. whether the copy-in is done in the caller
3697 @c or in the callee.
3699 For Boolean (@code{LOGICAL}) arguments, please note that GCC expects
3700 only the integer value 0 and 1.  If a GNU Fortran @code{LOGICAL}
3701 variable contains another integer value, the result is undefined.
3702 As some other Fortran compilers use @math{-1} for @code{.TRUE.},
3703 extra care has to be taken -- such as passing the value as
3704 @code{INTEGER}.  (The same value restriction also applies to other
3705 front ends of GCC, e.g. to GCC's C99 compiler for @code{_Bool}
3706 or GCC's Ada compiler for @code{Boolean}.)
3708 For arguments of @code{CHARACTER} type, the character length is passed
3709 as a hidden argument at the end of the argument list.  For
3710 deferred-length strings, the value is passed by reference, otherwise
3711 by value.  The character length has the C type @code{size_t} (or
3712 @code{INTEGER(kind=C_SIZE_T)} in Fortran).  Note that this is
3713 different to older versions of the GNU Fortran compiler, where the
3714 type of the hidden character length argument was a C @code{int}.  In
3715 order to retain compatibility with older versions, one can e.g. for
3716 the following Fortran procedure
3718 @smallexample
3719 subroutine fstrlen (s, a)
3720    character(len=*) :: s
3721    integer :: a
3722    print*, len(s)
3723 end subroutine fstrlen
3724 @end smallexample
3726 define the corresponding C prototype as follows:
3728 @smallexample
3729 #if __GNUC__ > 7
3730 typedef size_t fortran_charlen_t;
3731 #else
3732 typedef int fortran_charlen_t;
3733 #endif
3735 void fstrlen_ (char*, int*, fortran_charlen_t);
3736 @end smallexample
3738 In order to avoid such compiler-specific details, for new code it is
3739 instead recommended to use the ISO_C_BINDING feature.
3741 Note with C binding, @code{CHARACTER(len=1)} result variables are
3742 returned according to the platform ABI and no hidden length argument
3743 is used for dummy arguments; with @code{VALUE}, those variables are
3744 passed by value.
3746 For @code{OPTIONAL} dummy arguments, an absent argument is denoted
3747 by a NULL pointer, except for scalar dummy arguments of type
3748 @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and @code{COMPLEX}
3749 which have the @code{VALUE} attribute.  For those, a hidden Boolean
3750 argument (@code{logical(kind=C_bool),value}) is used to indicate
3751 whether the argument is present.
3753 Arguments which are assumed-shape, assumed-rank or deferred-rank
3754 arrays or, with @option{-fcoarray=lib}, allocatable scalar coarrays use
3755 an array descriptor.  All other arrays pass the address of the
3756 first element of the array.  With @option{-fcoarray=lib}, the token
3757 and the offset belonging to nonallocatable coarrays dummy arguments
3758 are passed as hidden argument along the character length hidden
3759 arguments.  The token is an opaque pointer identifying the coarray
3760 and the offset is a passed-by-value integer of kind @code{C_PTRDIFF_T},
3761 denoting the byte offset between the base address of the coarray and
3762 the passed scalar or first element of the passed array.
3764 The arguments are passed in the following order
3765 @itemize @bullet
3766 @item Result variable, when the function result is passed by reference
3767 @item Character length of the function result, if it is a of type
3768 @code{CHARACTER} and no C binding is used
3769 @item The arguments in the order in which they appear in the Fortran
3770 declaration
3771 @item The the present status for optional arguments with value attribute,
3772 which are internally passed by value
3773 @item The character length and/or coarray token and offset for the first
3774 argument which is a @code{CHARACTER} or a nonallocatable coarray dummy
3775 argument, followed by the hidden arguments of the next dummy argument
3776 of such a type
3777 @end itemize
3780 @c ---------------------------------------------------------------------
3781 @c Coarray Programming
3782 @c ---------------------------------------------------------------------
3784 @node Coarray Programming
3785 @chapter Coarray Programming
3786 @cindex Coarrays
3788 @menu
3789 * Type and enum ABI Documentation::
3790 * Function ABI Documentation::
3791 @end menu
3794 @node Type and enum ABI Documentation
3795 @section Type and enum ABI Documentation
3797 @menu
3798 * caf_token_t::
3799 * caf_register_t::
3800 * caf_deregister_t::
3801 * caf_reference_t::
3802 * caf_team_t::
3803 @end menu
3805 @node caf_token_t
3806 @subsection @code{caf_token_t}
3808 Typedef of type @code{void *} on the compiler side. Can be any data
3809 type on the library side.
3811 @node caf_register_t
3812 @subsection @code{caf_register_t}
3814 Indicates which kind of coarray variable should be registered.
3816 @verbatim
3817 typedef enum caf_register_t {
3818   CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC,
3819   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC,
3820   CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC,
3821   CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC,
3822   CAF_REGTYPE_CRITICAL,
3823   CAF_REGTYPE_EVENT_STATIC,
3824   CAF_REGTYPE_EVENT_ALLOC,
3825   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY,
3826   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_ALLOCATE_ONLY
3828 caf_register_t;
3829 @end verbatim
3831 The values @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY} and
3832 @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_ALLOCATE_ONLY} are for allocatable components
3833 in derived type coarrays only.  The first one sets up the token without
3834 allocating memory for allocatable component.  The latter one only allocates the
3835 memory for an allocatable component in a derived type coarray.  The token
3836 needs to be setup previously by the REGISTER_ONLY.  This allows to have
3837 allocatable components un-allocated on some images.  The status whether an
3838 allocatable component is allocated on a remote image can be queried by
3839 @code{_caf_is_present} which used internally by the @code{ALLOCATED}
3840 intrinsic.
3842 @node caf_deregister_t
3843 @subsection @code{caf_deregister_t}
3845 @verbatim
3846 typedef enum caf_deregister_t {
3847   CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEREGISTER,
3848   CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEALLOCATE_ONLY
3850 caf_deregister_t;
3851 @end verbatim
3853 Allows to specifiy the type of deregistration of a coarray object.  The
3854 @code{CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEALLOCATE_ONLY} flag is only allowed for
3855 allocatable components in derived type coarrays.
3857 @node caf_reference_t
3858 @subsection @code{caf_reference_t}
3860 The structure used for implementing arbitrary reference chains.
3861 A @code{CAF_REFERENCE_T} allows to specify a component reference or any kind
3862 of array reference of any rank supported by gfortran.  For array references all
3863 kinds as known by the compiler/Fortran standard are supported indicated by
3864 a @code{MODE}.
3866 @verbatim
3867 typedef enum caf_ref_type_t {
3868   /* Reference a component of a derived type, either regular one or an
3869      allocatable or pointer type.  For regular ones idx in caf_reference_t is
3870      set to -1.  */
3871   CAF_REF_COMPONENT,
3872   /* Reference an allocatable array.  */
3873   CAF_REF_ARRAY,
3874   /* Reference a non-allocatable/non-pointer array.  I.e., the coarray object
3875      has no array descriptor associated and the addressing is done
3876      completely using the ref.  */
3877   CAF_REF_STATIC_ARRAY
3878 } caf_ref_type_t;
3879 @end verbatim
3881 @verbatim
3882 typedef enum caf_array_ref_t {
3883   /* No array ref.  This terminates the array ref.  */
3884   CAF_ARR_REF_NONE = 0,
3885   /* Reference array elements given by a vector.  Only for this mode
3886      caf_reference_t.u.a.dim[i].v is valid.  */
3887   CAF_ARR_REF_VECTOR,
3888   /* A full array ref (:).  */
3889   CAF_ARR_REF_FULL,
3890   /* Reference a range on elements given by start, end and stride.  */
3891   CAF_ARR_REF_RANGE,
3892   /* Only a single item is referenced given in the start member.  */
3893   CAF_ARR_REF_SINGLE,
3894   /* An array ref of the kind (i:), where i is an arbitrary valid index in the
3895      array.  The index i is given in the start member.  */
3896   CAF_ARR_REF_OPEN_END,
3897   /* An array ref of the kind (:i), where the lower bound of the array ref
3898      is given by the remote side.  The index i is given in the end member.  */
3899   CAF_ARR_REF_OPEN_START
3900 } caf_array_ref_t;
3901 @end verbatim
3903 @verbatim
3904 /* References to remote components of a derived type.  */
3905 typedef struct caf_reference_t {
3906   /* A pointer to the next ref or NULL.  */
3907   struct caf_reference_t *next;
3908   /* The type of the reference.  */
3909   /* caf_ref_type_t, replaced by int to allow specification in fortran FE.  */
3910   int type;
3911   /* The size of an item referenced in bytes.  I.e. in an array ref this is
3912      the factor to advance the array pointer with to get to the next item.
3913      For component refs this gives just the size of the element referenced.  */
3914   size_t item_size;
3915   union {
3916     struct {
3917       /* The offset (in bytes) of the component in the derived type.
3918          Unused for allocatable or pointer components.  */
3919       ptrdiff_t offset;
3920       /* The offset (in bytes) to the caf_token associated with this
3921          component.  NULL, when not allocatable/pointer ref.  */
3922       ptrdiff_t caf_token_offset;
3923     } c;
3924     struct {
3925       /* The mode of the array ref.  See CAF_ARR_REF_*.  */
3926       /* caf_array_ref_t, replaced by unsigend char to allow specification in
3927          fortran FE.  */
3928      unsigned char mode[GFC_MAX_DIMENSIONS];
3929       /* The type of a static array.  Unset for array's with descriptors.  */
3930       int static_array_type;
3931       /* Subscript refs (s) or vector refs (v).  */
3932       union {
3933         struct {
3934           /* The start and end boundary of the ref and the stride.  */
3935           index_type start, end, stride;
3936         } s;
3937         struct {
3938           /* nvec entries of kind giving the elements to reference.  */
3939           void *vector;
3940           /* The number of entries in vector.  */
3941           size_t nvec;
3942           /* The integer kind used for the elements in vector.  */
3943           int kind;
3944         } v;
3945       } dim[GFC_MAX_DIMENSIONS];
3946     } a;
3947   } u;
3948 } caf_reference_t;
3949 @end verbatim
3951 The references make up a single linked list of reference operations.  The
3952 @code{NEXT} member links to the next reference or NULL to indicate the end of
3953 the chain.  Component and array refs can be arbitrarily mixed as long as they
3954 comply to the Fortran standard.
3956 @emph{NOTES}
3957 The member @code{STATIC_ARRAY_TYPE} is used only when the @code{TYPE} is
3958 @code{CAF_REF_STATIC_ARRAY}.  The member gives the type of the data referenced.
3959 Because no array descriptor is available for a descriptor-less array and
3960 type conversion still needs to take place the type is transported here.
3962 At the moment @code{CAF_ARR_REF_VECTOR} is not implemented in the front end for
3963 descriptor-less arrays.  The library caf_single has untested support for it.
3965 @node caf_team_t
3966 @subsection @code{caf_team_t}
3968 Opaque pointer to represent a team-handle.  This type is a stand-in for the
3969 future implementation of teams.  It is about to change without further notice.
3971 @node Function ABI Documentation
3972 @section Function ABI Documentation
3974 @menu
3975 * _gfortran_caf_init:: Initialiation function
3976 * _gfortran_caf_finish:: Finalization function
3977 * _gfortran_caf_this_image:: Querying the image number
3978 * _gfortran_caf_num_images:: Querying the maximal number of images
3979 * _gfortran_caf_image_status :: Query the status of an image
3980 * _gfortran_caf_failed_images :: Get an array of the indexes of the failed images
3981 * _gfortran_caf_stopped_images :: Get an array of the indexes of the stopped images
3982 * _gfortran_caf_register:: Registering coarrays
3983 * _gfortran_caf_deregister:: Deregistering coarrays
3984 * _gfortran_caf_is_present:: Query whether an allocatable or pointer component in a derived type coarray is allocated
3985 * _gfortran_caf_send:: Sending data from a local image to a remote image
3986 * _gfortran_caf_get:: Getting data from a remote image
3987 * _gfortran_caf_sendget:: Sending data between remote images
3988 * _gfortran_caf_send_by_ref:: Sending data from a local image to a remote image using enhanced references
3989 * _gfortran_caf_get_by_ref:: Getting data from a remote image using enhanced references
3990 * _gfortran_caf_sendget_by_ref:: Sending data between remote images using enhanced references
3991 * _gfortran_caf_lock:: Locking a lock variable
3992 * _gfortran_caf_unlock:: Unlocking a lock variable
3993 * _gfortran_caf_event_post:: Post an event
3994 * _gfortran_caf_event_wait:: Wait that an event occurred
3995 * _gfortran_caf_event_query:: Query event count
3996 * _gfortran_caf_sync_all:: All-image barrier
3997 * _gfortran_caf_sync_images:: Barrier for selected images
3998 * _gfortran_caf_sync_memory:: Wait for completion of segment-memory operations
3999 * _gfortran_caf_error_stop:: Error termination with exit code
4000 * _gfortran_caf_error_stop_str:: Error termination with string
4001 * _gfortran_caf_fail_image :: Mark the image failed and end its execution
4002 * _gfortran_caf_atomic_define:: Atomic variable assignment
4003 * _gfortran_caf_atomic_ref:: Atomic variable reference
4004 * _gfortran_caf_atomic_cas:: Atomic compare and swap
4005 * _gfortran_caf_atomic_op:: Atomic operation
4006 * _gfortran_caf_co_broadcast:: Sending data to all images
4007 * _gfortran_caf_co_max:: Collective maximum reduction
4008 * _gfortran_caf_co_min:: Collective minimum reduction
4009 * _gfortran_caf_co_sum:: Collective summing reduction
4010 * _gfortran_caf_co_reduce:: Generic collective reduction
4011 @end menu
4014 @node _gfortran_caf_init
4015 @subsection @code{_gfortran_caf_init} --- Initialiation function
4016 @cindex Coarray, _gfortran_caf_init
4018 @table @asis
4019 @item @emph{Description}:
4020 This function is called at startup of the program before the Fortran main
4021 program, if the latter has been compiled with @option{-fcoarray=lib}.
4022 It takes as arguments the command-line arguments of the program.  It is
4023 permitted to pass two @code{NULL} pointers as argument; if non-@code{NULL},
4024 the library is permitted to modify the arguments.
4026 @item @emph{Syntax}:
4027 @code{void _gfortran_caf_init (int *argc, char ***argv)}
4029 @item @emph{Arguments}:
4030 @multitable @columnfractions .15 .70
4031 @item @var{argc} @tab intent(inout) An integer pointer with the number of
4032 arguments passed to the program or @code{NULL}.
4033 @item @var{argv} @tab intent(inout) A pointer to an array of strings with the
4034 command-line arguments or @code{NULL}.
4035 @end multitable
4037 @item @emph{NOTES}
4038 The function is modelled after the initialization function of the Message
4039 Passing Interface (MPI) specification.  Due to the way coarray registration
4040 works, it might not be the first call to the library.  If the main program is
4041 not written in Fortran and only a library uses coarrays, it can happen that
4042 this function is never called.  Therefore, it is recommended that the library
4043 does not rely on the passed arguments and whether the call has been done.
4044 @end table
4047 @node _gfortran_caf_finish
4048 @subsection @code{_gfortran_caf_finish} --- Finalization function
4049 @cindex Coarray, _gfortran_caf_finish
4051 @table @asis
4052 @item @emph{Description}:
4053 This function is called at the end of the Fortran main program, if it has
4054 been compiled with the @option{-fcoarray=lib} option.
4056 @item @emph{Syntax}:
4057 @code{void _gfortran_caf_finish (void)}
4059 @item @emph{NOTES}
4060 For non-Fortran programs, it is recommended to call the function at the end
4061 of the main program.  To ensure that the shutdown is also performed for
4062 programs where this function is not explicitly invoked, for instance
4063 non-Fortran programs or calls to the system's exit() function, the library
4064 can use a destructor function.  Note that programs can also be terminated
4065 using the STOP and ERROR STOP statements; those use different library calls.
4066 @end table
4069 @node _gfortran_caf_this_image
4070 @subsection @code{_gfortran_caf_this_image} --- Querying the image number
4071 @cindex Coarray, _gfortran_caf_this_image
4073 @table @asis
4074 @item @emph{Description}:
4075 This function returns the current image number, which is a positive number.
4077 @item @emph{Syntax}:
4078 @code{int _gfortran_caf_this_image (int distance)}
4080 @item @emph{Arguments}:
4081 @multitable @columnfractions .15 .70
4082 @item @var{distance} @tab As specified for the @code{this_image} intrinsic
4083 in TS18508.  Shall be a non-negative number.
4084 @end multitable
4086 @item @emph{NOTES}
4087 If the Fortran intrinsic @code{this_image} is invoked without an argument, which
4088 is the only permitted form in Fortran 2008, GCC passes @code{0} as
4089 first argument.
4090 @end table
4093 @node _gfortran_caf_num_images
4094 @subsection @code{_gfortran_caf_num_images} --- Querying the maximal number of images
4095 @cindex Coarray, _gfortran_caf_num_images
4097 @table @asis
4098 @item @emph{Description}:
4099 This function returns the number of images in the current team, if
4100 @var{distance} is 0 or the number of images in the parent team at the specified
4101 distance. If failed is -1, the function returns the number of all images at
4102 the specified distance; if it is 0, the function returns the number of
4103 nonfailed images, and if it is 1, it returns the number of failed images.
4105 @item @emph{Syntax}:
4106 @code{int _gfortran_caf_num_images(int distance, int failed)}
4108 @item @emph{Arguments}:
4109 @multitable @columnfractions .15 .70
4110 @item @var{distance} @tab the distance from this image to the ancestor.
4111 Shall be positive.
4112 @item @var{failed} @tab shall be -1, 0, or 1
4113 @end multitable
4115 @item @emph{NOTES}
4116 This function follows TS18508. If the num_image intrinsic has no arguments,
4117 then the compiler passes @code{distance=0} and @code{failed=-1} to the function.
4118 @end table
4121 @node _gfortran_caf_image_status
4122 @subsection @code{_gfortran_caf_image_status} --- Query the status of an image
4123 @cindex Coarray, _gfortran_caf_image_status
4125 @table @asis
4126 @item @emph{Description}:
4127 Get the status of the image given by the id @var{image} of the team given by
4128 @var{team}.  Valid results are zero, for image is ok, @code{STAT_STOPPED_IMAGE}
4129 from the ISO_FORTRAN_ENV module to indicate that the image has been stopped and
4130 @code{STAT_FAILED_IMAGE} also from ISO_FORTRAN_ENV to indicate that the image
4131 has executed a @code{FAIL IMAGE} statement.
4133 @item @emph{Syntax}:
4134 @code{int _gfortran_caf_image_status (int image, caf_team_t * team)}
4136 @item @emph{Arguments}:
4137 @multitable @columnfractions .15 .70
4138 @item @var{image} @tab the positive scalar id of the image in the current TEAM.
4139 @item @var{team} @tab optional; team on the which the inquiry is to be
4140 performed.
4141 @end multitable
4143 @item @emph{NOTES}
4144 This function follows TS18508.  Because team-functionality is not yet
4145 implemented a null-pointer is passed for the @var{team} argument at the moment.
4146 @end table
4149 @node _gfortran_caf_failed_images
4150 @subsection @code{_gfortran_caf_failed_images} --- Get an array of the indexes of the failed images
4151 @cindex Coarray, _gfortran_caf_failed_images
4153 @table @asis
4154 @item @emph{Description}:
4155 Get an array of image indexes in the current @var{team} that have failed.  The
4156 array is sorted ascendingly.  When @var{team} is not provided the current team
4157 is to be used.  When @var{kind} is provided then the resulting array is of that
4158 integer kind else it is of default integer kind.  The returns an unallocated
4159 size zero array when no images have failed.
4161 @item @emph{Syntax}:
4162 @code{int _gfortran_caf_failed_images (caf_team_t * team, int * kind)}
4164 @item @emph{Arguments}:
4165 @multitable @columnfractions .15 .70
4166 @item @var{team} @tab optional; team on the which the inquiry is to be
4167 performed.
4168 @item @var{image} @tab optional; the kind of the resulting integer array.
4169 @end multitable
4171 @item @emph{NOTES}
4172 This function follows TS18508.  Because team-functionality is not yet
4173 implemented a null-pointer is passed for the @var{team} argument at the moment.
4174 @end table
4177 @node _gfortran_caf_stopped_images
4178 @subsection @code{_gfortran_caf_stopped_images} --- Get an array of the indexes of the stopped images
4179 @cindex Coarray, _gfortran_caf_stopped_images
4181 @table @asis
4182 @item @emph{Description}:
4183 Get an array of image indexes in the current @var{team} that have stopped.  The
4184 array is sorted ascendingly.  When @var{team} is not provided the current team
4185 is to be used.  When @var{kind} is provided then the resulting array is of that
4186 integer kind else it is of default integer kind.  The returns an unallocated
4187 size zero array when no images have failed.
4189 @item @emph{Syntax}:
4190 @code{int _gfortran_caf_stopped_images (caf_team_t * team, int * kind)}
4192 @item @emph{Arguments}:
4193 @multitable @columnfractions .15 .70
4194 @item @var{team} @tab optional; team on the which the inquiry is to be
4195 performed.
4196 @item @var{image} @tab optional; the kind of the resulting integer array.
4197 @end multitable
4199 @item @emph{NOTES}
4200 This function follows TS18508.  Because team-functionality is not yet
4201 implemented a null-pointer is passed for the @var{team} argument at the moment.
4202 @end table
4205 @node _gfortran_caf_register
4206 @subsection @code{_gfortran_caf_register} --- Registering coarrays
4207 @cindex Coarray, _gfortran_caf_register
4209 @table @asis
4210 @item @emph{Description}:
4211 Registers memory for a coarray and creates a token to identify the coarray.  The
4212 routine is called for both coarrays with @code{SAVE} attribute and using an
4213 explicit @code{ALLOCATE} statement.  If an error occurs and @var{STAT} is a
4214 @code{NULL} pointer, the function shall abort with printing an error message
4215 and starting the error termination.  If no error occurs and @var{STAT} is
4216 present, it shall be set to zero.  Otherwise, it shall be set to a positive
4217 value and, if not-@code{NULL}, @var{ERRMSG} shall be set to a string describing
4218 the failure.  The routine shall register the memory provided in the
4219 @code{DATA}-component of the array descriptor @var{DESC}, when that component
4220 is non-@code{NULL}, else it shall allocate sufficient memory and provide a
4221 pointer to it in the @code{DATA}-component of @var{DESC}.  The array descriptor
4222 has rank zero, when a scalar object is to be registered and the array
4223 descriptor may be invalid after the call to @code{_gfortran_caf_register}.
4224 When an array is to be allocated the descriptor persists.
4226 For @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC} and @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC},
4227 the passed size is the byte size requested.  For @code{CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC},
4228 @code{CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC} and @code{CAF_REGTYPE_CRITICAL} it is the array
4229 size or one for a scalar.
4231 When @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY} is used, then only a token
4232 for an allocatable or pointer component is created.  The @code{SIZE} parameter
4233 is not used then.  On the contrary when
4234 @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_ALLOCATE_ONLY} is specified, then the
4235 @var{token} needs to be registered by a previous call with regtype
4236 @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY} and either the memory specified
4237 in the @var{DESC}'s data-ptr is registered or allocate when the data-ptr is
4238 @code{NULL}.
4240 @item @emph{Syntax}:
4241 @code{void caf_register (size_t size, caf_register_t type, caf_token_t *token,
4242 gfc_descriptor_t *desc, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4244 @item @emph{Arguments}:
4245 @multitable @columnfractions .15 .70
4246 @item @var{size} @tab For normal coarrays, the byte size of the coarray to be
4247 allocated; for lock types and event types, the number of elements.
4248 @item @var{type} @tab one of the caf_register_t types.
4249 @item @var{token} @tab intent(out) An opaque pointer identifying the coarray.
4250 @item @var{desc} @tab intent(inout) The (pseudo) array descriptor.
4251 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
4252 may be @code{NULL}
4253 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4254 an error message; may be @code{NULL}
4255 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4256 @end multitable
4258 @item @emph{NOTES}
4259 Nonallocatable coarrays have to be registered prior use from remote images.
4260 In order to guarantee this, they have to be registered before the main
4261 program. This can be achieved by creating constructor functions. That is what
4262 GCC does such that also for nonallocatable coarrays the memory is allocated and
4263 no static memory is used.  The token permits to identify the coarray; to the
4264 processor, the token is a nonaliasing pointer. The library can, for instance,
4265 store the base address of the coarray in the token, some handle or a more
4266 complicated struct.  The library may also store the array descriptor
4267 @var{DESC} when its rank is non-zero.
4269 For lock types, the value shall only be used for checking the allocation
4270 status. Note that for critical blocks, the locking is only required on one
4271 image; in the locking statement, the processor shall always pass an
4272 image index of one for critical-block lock variables
4273 (@code{CAF_REGTYPE_CRITICAL}). For lock types and critical-block variables,
4274 the initial value shall be unlocked (or, respectively, not in critical
4275 section) such as the value false; for event types, the initial state should
4276 be no event, e.g. zero.
4277 @end table
4280 @node _gfortran_caf_deregister
4281 @subsection @code{_gfortran_caf_deregister} --- Deregistering coarrays
4282 @cindex Coarray, _gfortran_caf_deregister
4284 @table @asis
4285 @item @emph{Description}:
4286 Called to free or deregister the memory of a coarray; the processor calls this
4287 function for automatic and explicit deallocation.  In case of an error, this
4288 function shall fail with an error message, unless the @var{STAT} variable is
4289 not null.  The library is only expected to free memory it allocated itself
4290 during a call to @code{_gfortran_caf_register}.
4292 @item @emph{Syntax}:
4293 @code{void caf_deregister (caf_token_t *token, caf_deregister_t type,
4294 int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4296 @item @emph{Arguments}:
4297 @multitable @columnfractions .15 .70
4298 @item @var{token} @tab the token to free.
4299 @item @var{type} @tab the type of action to take for the coarray.  A
4300 @code{CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEALLOCATE_ONLY} is allowed only for allocatable or
4301 pointer components of derived type coarrays.  The action only deallocates the
4302 local memory without deleting the token.
4303 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the STAT=; may be NULL
4304 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set
4305 to an error message; may be NULL
4306 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4307 @end multitable
4309 @item @emph{NOTES}
4310 For nonalloatable coarrays this function is never called.  If a cleanup is
4311 required, it has to be handled via the finish, stop and error stop functions,
4312 and via destructors.
4313 @end table
4316 @node _gfortran_caf_is_present
4317 @subsection @code{_gfortran_caf_is_present} --- Query whether an allocatable or pointer component in a derived type coarray is allocated
4318 @cindex Coarray, _gfortran_caf_is_present
4320 @table @asis
4321 @item @emph{Description}:
4322 Used to query the coarray library whether an allocatable component in a derived
4323 type coarray is allocated on a remote image.
4325 @item @emph{Syntax}:
4326 @code{void _gfortran_caf_is_present (caf_token_t token, int image_index,
4327 gfc_reference_t *ref)}
4329 @item @emph{Arguments}:
4330 @multitable @columnfractions .15 .70
4331 @item @var{token} @tab An opaque pointer identifying the coarray.
4332 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
4333 number.
4334 @item @var{ref} @tab A chain of references to address the allocatable or
4335 pointer component in the derived type coarray.  The object reference needs to be
4336 a scalar or a full array reference, respectively.
4337 @end multitable
4339 @end table
4341 @node _gfortran_caf_send
4342 @subsection @code{_gfortran_caf_send} --- Sending data from a local image to a remote image
4343 @cindex Coarray, _gfortran_caf_send
4345 @table @asis
4346 @item @emph{Description}:
4347 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a local
4348 to a remote image identified by the image_index.
4350 @item @emph{Syntax}:
4351 @code{void _gfortran_caf_send (caf_token_t token, size_t offset,
4352 int image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
4353 gfc_descriptor_t *src, int dst_kind, int src_kind, bool may_require_tmp,
4354 int *stat)}
4356 @item @emph{Arguments}:
4357 @multitable @columnfractions .15 .70
4358 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4359 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
4360 shifted compared to the base address of the coarray.
4361 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4362 positive number.
4363 @item @var{dest} @tab intent(in)  Array descriptor for the remote image for the
4364 bounds and the size.  The @code{base_addr} shall not be accessed.
4365 @item @var{dst_vector} @tab intent(in)  If not NULL, it contains the vector
4366 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
4367 triplet of the dest argument.
4368 @item @var{src} @tab intent(in)  Array descriptor of the local array to be
4369 transferred to the remote image
4370 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4371 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4372 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4373 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4374 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4375 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4376 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4377 @item @var{stat} @tab intent(out) when non-NULL give the result of the
4378 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When NULL and an error
4379 occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4380 @end multitable
4382 @item @emph{NOTES}
4383 It is permitted to have @var{image_index} equal the current image; the memory
4384 of the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4385 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4386 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
4387 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4388 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4389 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4390 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4392 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
4393 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding
4394 and different character kinds.
4395 @end table
4398 @node _gfortran_caf_get
4399 @subsection @code{_gfortran_caf_get} --- Getting data from a remote image
4400 @cindex Coarray, _gfortran_caf_get
4402 @table @asis
4403 @item @emph{Description}:
4404 Called to get an array section or a whole array from a remote,
4405 image identified by the image_index.
4407 @item @emph{Syntax}:
4408 @code{void _gfortran_caf_get (caf_token_t token, size_t offset,
4409 int image_index, gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector,
4410 gfc_descriptor_t *dest, int src_kind, int dst_kind, bool may_require_tmp,
4411 int *stat)}
4413 @item @emph{Arguments}:
4414 @multitable @columnfractions .15 .70
4415 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4416 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
4417 shifted compared to the base address of the coarray.
4418 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4419 positive number.
4420 @item @var{dest} @tab intent(out) Array descriptor of the local array to store
4421 the data retrieved from the remote image
4422 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor for the remote image for the
4423 bounds and the size.  The @code{base_addr} shall not be accessed.
4424 @item @var{src_vector} @tab intent(in)  If not NULL, it contains the vector
4425 subscript of the source array; the values are relative to the dimension
4426 triplet of the @var{src} argument.
4427 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4428 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4429 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4430 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4431 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4432 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4433 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4434 @item @var{stat} @tab intent(out) When non-NULL give the result of the
4435 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When NULL and an error
4436 occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4437 @end multitable
4439 @item @emph{NOTES}
4440 It is permitted to have @var{image_index} equal the current image; the memory of
4441 the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4442 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4443 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
4444 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4445 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4446 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4447 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4449 Note that the library has to handle numeric-type conversion and for strings,
4450 padding and different character kinds.
4451 @end table
4454 @node _gfortran_caf_sendget
4455 @subsection @code{_gfortran_caf_sendget} --- Sending data between remote images
4456 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sendget
4458 @table @asis
4459 @item @emph{Description}:
4460 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a remote image
4461 identified by the @var{src_image_index} to a remote image identified by the
4462 @var{dst_image_index}.
4464 @item @emph{Syntax}:
4465 @code{void _gfortran_caf_sendget (caf_token_t dst_token, size_t dst_offset,
4466 int dst_image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
4467 caf_token_t src_token, size_t src_offset, int src_image_index,
4468 gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector, int dst_kind, int src_kind,
4469 bool may_require_tmp, int *stat)}
4471 @item @emph{Arguments}:
4472 @multitable @columnfractions .15 .70
4473 @item @var{dst_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the
4474 destination coarray.
4475 @item @var{dst_offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data
4476 is shifted compared to the base address of the destination coarray.
4477 @item @var{dst_image_index} @tab intent(in)  The ID of the destination remote
4478 image; must be a positive number.
4479 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor for the destination
4480 remote image for the bounds and the size.  The @code{base_addr} shall not be
4481 accessed.
4482 @item @var{dst_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
4483 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
4484 triplet of the @var{dest} argument.
4485 @item @var{src_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the source
4486 coarray.
4487 @item @var{src_offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data
4488 is shifted compared to the base address of the source coarray.
4489 @item @var{src_image_index} @tab intent(in)  The ID of the source remote image;
4490 must be a positive number.
4491 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
4492 transferred to the remote image.
4493 @item @var{src_vector} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to
4494 be transferred to the remote image
4495 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4496 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4497 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4498 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4499 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4500 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4501 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4502 @item @var{stat} @tab intent(out) when non-NULL give the result of the
4503 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When NULL and an error
4504 occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4505 @end multitable
4507 @item @emph{NOTES}
4508 It is permitted to have the same image index for both @var{src_image_index} and
4509 @var{dst_image_index}; the memory of the send-to and the send-from might
4510 (partially) overlap in that case.  The implementation has to take care that it
4511 handles this case, e.g. using @code{memmove} which handles (partially)
4512 overlapping memory.  If @var{may_require_tmp} is true, the library
4513 might additionally create a temporary variable, unless additional checks show
4514 that this is not required (e.g. because walking backward is possible or because
4515 both arrays are contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4517 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
4518 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding and
4519 different character kinds.
4520 @end table
4522 @node _gfortran_caf_send_by_ref
4523 @subsection @code{_gfortran_caf_send_by_ref} --- Sending data from a local image to a remote image with enhanced referencing options
4524 @cindex Coarray, _gfortran_caf_send_by_ref
4526 @table @asis
4527 @item @emph{Description}:
4528 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a local to a
4529 remote image identified by the @var{image_index}.
4531 @item @emph{Syntax}:
4532 @code{void _gfortran_caf_send_by_ref (caf_token_t token, int image_index,
4533 gfc_descriptor_t *src, caf_reference_t *refs, int dst_kind, int src_kind,
4534 bool may_require_tmp, bool dst_reallocatable, int *stat, int dst_type)}
4536 @item @emph{Arguments}:
4537 @multitable @columnfractions .15 .70
4538 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4539 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4540 positive number.
4541 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
4542 transferred to the remote image
4543 @item @var{refs} @tab intent(in) The references on the remote array to store
4544 the data given by src.  Guaranteed to have at least one entry.
4545 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4546 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4547 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4548 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4549 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4550 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4551 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4552 @item @var{dst_reallocatable} @tab intent(in)  Set when the destination is of
4553 allocatable or pointer type and the refs will allow reallocation, i.e., the ref
4554 is a full array or component ref.
4555 @item @var{stat} @tab intent(out) When non-@code{NULL} give the result of the
4556 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When @code{NULL} and
4557 an error occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4558 @item @var{dst_type} @tab intent(in)  Give the type of the destination.  When
4559 the destination is not an array, than the precise type, e.g. of a component in
4560 a derived type, is not known, but provided here.
4561 @end multitable
4563 @item @emph{NOTES}
4564 It is permitted to have @var{image_index} equal the current image; the memory of
4565 the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4566 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4567 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory.  If
4568 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4569 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4570 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4571 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4573 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted.  In addition,
4574 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding
4575 and different character kinds.
4577 Because of the more complicated references possible some operations may be
4578 unsupported by certain libraries.  The library is expected to issue a precise
4579 error message why the operation is not permitted.
4580 @end table
4583 @node _gfortran_caf_get_by_ref
4584 @subsection @code{_gfortran_caf_get_by_ref} --- Getting data from a remote image using enhanced references
4585 @cindex Coarray, _gfortran_caf_get_by_ref
4587 @table @asis
4588 @item @emph{Description}:
4589 Called to get a scalar, an array section or a whole array from a remote image
4590 identified by the @var{image_index}.
4592 @item @emph{Syntax}:
4593 @code{void _gfortran_caf_get_by_ref (caf_token_t token, int image_index,
4594 caf_reference_t *refs, gfc_descriptor_t *dst, int dst_kind, int src_kind,
4595 bool may_require_tmp, bool dst_reallocatable, int *stat, int src_type)}
4597 @item @emph{Arguments}:
4598 @multitable @columnfractions .15 .70
4599 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4600 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4601 positive number.
4602 @item @var{refs} @tab intent(in) The references to apply to the remote structure
4603 to get the data.
4604 @item @var{dst} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to store
4605 the data transferred from the remote image.  May be reallocated where needed
4606 and when @var{DST_REALLOCATABLE} allows it.
4607 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4608 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4609 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4610 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4611 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4612 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4613 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4614 @item @var{dst_reallocatable} @tab intent(in)  Set when @var{DST} is of
4615 allocatable or pointer type and its refs allow reallocation, i.e., the full
4616 array or a component is referenced.
4617 @item @var{stat} @tab intent(out) When non-@code{NULL} give the result of the
4618 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When @code{NULL} and an
4619 error occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4620 @item @var{src_type} @tab intent(in)  Give the type of the source.  When the
4621 source is not an array, than the precise type, e.g. of a component in a
4622 derived type, is not known, but provided here.
4623 @end multitable
4625 @item @emph{NOTES}
4626 It is permitted to have @code{image_index} equal the current image; the memory
4627 of the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4628 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4629 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory.  If
4630 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4631 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4632 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4633 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4635 Note that the library has to handle numeric-type conversion and for strings,
4636 padding and different character kinds.
4638 Because of the more complicated references possible some operations may be
4639 unsupported by certain libraries.  The library is expected to issue a precise
4640 error message why the operation is not permitted.
4641 @end table
4644 @node _gfortran_caf_sendget_by_ref
4645 @subsection @code{_gfortran_caf_sendget_by_ref} --- Sending data between remote images using enhanced references on both sides
4646 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sendget_by_ref
4648 @table @asis
4649 @item @emph{Description}:
4650 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a remote image
4651 identified by the @var{src_image_index} to a remote image identified by the
4652 @var{dst_image_index}.
4654 @item @emph{Syntax}:
4655 @code{void _gfortran_caf_sendget_by_ref (caf_token_t dst_token,
4656 int dst_image_index, caf_reference_t *dst_refs,
4657 caf_token_t src_token, int src_image_index, caf_reference_t *src_refs,
4658 int dst_kind, int src_kind, bool may_require_tmp, int *dst_stat,
4659 int *src_stat, int dst_type, int src_type)}
4661 @item @emph{Arguments}:
4662 @multitable @columnfractions .15 .70
4663 @item @var{dst_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the
4664 destination coarray.
4665 @item @var{dst_image_index} @tab intent(in)  The ID of the destination remote
4666 image; must be a positive number.
4667 @item @var{dst_refs} @tab intent(in) The references on the remote array to store
4668 the data given by the source.  Guaranteed to have at least one entry.
4669 @item @var{src_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the source
4670 coarray.
4671 @item @var{src_image_index} @tab intent(in)  The ID of the source remote image;
4672 must be a positive number.
4673 @item @var{src_refs} @tab intent(in) The references to apply to the remote
4674 structure to get the data.
4675 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4676 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4677 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4678 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4679 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4680 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4681 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4682 @item @var{dst_stat} @tab intent(out) when non-@code{NULL} give the result of
4683 the send-operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When
4684 @code{NULL} and an error occurs, then an error message is printed and the
4685 program is terminated.
4686 @item @var{src_stat} @tab intent(out) When non-@code{NULL} give the result of
4687 the get-operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When
4688 @code{NULL} and an error occurs, then an error message is printed and the
4689 program is terminated.
4690 @item @var{dst_type} @tab intent(in)  Give the type of the destination.  When
4691 the destination is not an array, than the precise type, e.g. of a component in
4692 a derived type, is not known, but provided here.
4693 @item @var{src_type} @tab intent(in)  Give the type of the source.  When the
4694 source is not an array, than the precise type, e.g. of a component in a
4695 derived type, is not known, but provided here.
4696 @end multitable
4698 @item @emph{NOTES}
4699 It is permitted to have the same image index for both @var{src_image_index} and
4700 @var{dst_image_index}; the memory of the send-to and the send-from might
4701 (partially) overlap in that case.  The implementation has to take care that it
4702 handles this case, e.g. using @code{memmove} which handles (partially)
4703 overlapping memory.  If @var{may_require_tmp} is true, the library
4704 might additionally create a temporary variable, unless additional checks show
4705 that this is not required (e.g. because walking backward is possible or because
4706 both arrays are contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4708 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted.  In addition,
4709 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding and
4710 different character kinds.
4712 Because of the more complicated references possible some operations may be
4713 unsupported by certain libraries.  The library is expected to issue a precise
4714 error message why the operation is not permitted.
4715 @end table
4718 @node _gfortran_caf_lock
4719 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Locking a lock variable
4720 @cindex Coarray, _gfortran_caf_lock
4722 @table @asis
4723 @item @emph{Description}:
4724 Acquire a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
4725 given array element for an array-valued variable.  If the @var{acquired_lock}
4726 is @code{NULL}, the function returns after having obtained the lock.  If it is
4727 non-@code{NULL}, then @var{acquired_lock} is assigned the value true (one) when
4728 the lock could be obtained and false (zero) otherwise.  Locking a lock variable
4729 which has already been locked by the same image is an error.
4731 @item @emph{Syntax}:
4732 @code{void _gfortran_caf_lock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
4733 int *acquired_lock, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4735 @item @emph{Arguments}:
4736 @multitable @columnfractions .15 .70
4737 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4738 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4739 scalars, it is always 0.
4740 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4741 positive number.
4742 @item @var{acquired_lock} @tab intent(out) If not NULL, it returns whether lock
4743 could be obtained.
4744 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the STAT=; may be NULL.
4745 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4746 an error message; may be NULL.
4747 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4748 @end multitable
4750 @item @emph{NOTES}
4751 This function is also called for critical blocks; for those, the array index
4752 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
4753 images for critical-block locking variables.
4754 @end table
4756 @node _gfortran_caf_unlock
4757 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Unlocking a lock variable
4758 @cindex Coarray, _gfortran_caf_unlock
4760 @table @asis
4761 @item @emph{Description}:
4762 Release a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
4763 given array element for an array-valued variable. Unlocking a lock variable
4764 which is unlocked or has been locked by a different image is an error.
4766 @item @emph{Syntax}:
4767 @code{void _gfortran_caf_unlock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
4768 int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4770 @item @emph{Arguments}:
4771 @multitable @columnfractions .15 .70
4772 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4773 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4774 scalars, it is always 0.
4775 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4776 positive number.
4777 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
4778 may be NULL.
4779 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4780 an error message; may be NULL.
4781 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4782 @end multitable
4784 @item @emph{NOTES}
4785 This function is also called for critical block; for those, the array index
4786 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
4787 images for critical-block locking variables.
4788 @end table
4790 @node _gfortran_caf_event_post
4791 @subsection @code{_gfortran_caf_event_post} --- Post an event
4792 @cindex Coarray, _gfortran_caf_event_post
4794 @table @asis
4795 @item @emph{Description}:
4796 Increment the event count of the specified event variable.
4798 @item @emph{Syntax}:
4799 @code{void _gfortran_caf_event_post (caf_token_t token, size_t index,
4800 int image_index, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4802 @item @emph{Arguments}:
4803 @multitable @columnfractions .15 .70
4804 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4805 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4806 scalars, it is always 0.
4807 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4808 positive number; zero indicates the current image, when accessed noncoindexed.
4809 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the STAT=; may be NULL.
4810 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4811 an error message; may be NULL.
4812 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4813 @end multitable
4815 @item @emph{NOTES}
4816 This acts like an atomic add of one to the remote image's event variable.
4817 The statement is an image-control statement but does not imply sync memory.
4818 Still, all preceeding push communications of this image to the specified
4819 remote image have to be completed before @code{event_wait} on the remote
4820 image returns.
4821 @end table
4825 @node _gfortran_caf_event_wait
4826 @subsection @code{_gfortran_caf_event_wait} --- Wait that an event occurred
4827 @cindex Coarray, _gfortran_caf_event_wait
4829 @table @asis
4830 @item @emph{Description}:
4831 Wait until the event count has reached at least the specified
4832 @var{until_count}; if so, atomically decrement the event variable by this
4833 amount and return.
4835 @item @emph{Syntax}:
4836 @code{void _gfortran_caf_event_wait (caf_token_t token, size_t index,
4837 int until_count, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4839 @item @emph{Arguments}:
4840 @multitable @columnfractions .15 .70
4841 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4842 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4843 scalars, it is always 0.
4844 @item @var{until_count} @tab intent(in)  The number of events which have to be
4845 available before the function returns.
4846 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the STAT=; may be NULL.
4847 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4848 an error message; may be NULL.
4849 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4850 @end multitable
4852 @item @emph{NOTES}
4853 This function only operates on a local coarray. It acts like a loop checking
4854 atomically the value of the event variable, breaking if the value is greater
4855 or equal the requested number of counts. Before the function returns, the
4856 event variable has to be decremented by the requested @var{until_count} value.
4857 A possible implementation would be a busy loop for a certain number of spins
4858 (possibly depending on the number of threads relative to the number of available
4859 cores) followed by another waiting strategy such as a sleeping wait (possibly
4860 with an increasing number of sleep time) or, if possible, a futex wait.
4862 The statement is an image-control statement but does not imply sync memory.
4863 Still, all preceeding push communications of this image to the specified
4864 remote image have to be completed before @code{event_wait} on the remote
4865 image returns.
4866 @end table
4870 @node _gfortran_caf_event_query
4871 @subsection @code{_gfortran_caf_event_query} --- Query event count
4872 @cindex Coarray, _gfortran_caf_event_query
4874 @table @asis
4875 @item @emph{Description}:
4876 Return the event count of the specified event variable.
4878 @item @emph{Syntax}:
4879 @code{void _gfortran_caf_event_query (caf_token_t token, size_t index,
4880 int image_index, int *count, int *stat)}
4882 @item @emph{Arguments}:
4883 @multitable @columnfractions .15 .70
4884 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4885 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4886 scalars, it is always 0.
4887 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4888 positive number; zero indicates the current image when accessed noncoindexed.
4889 @item @var{count} @tab intent(out)  The number of events currently posted to
4890 the event variable.
4891 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the STAT=; may be NULL.
4892 @end multitable
4894 @item @emph{NOTES}
4895 The typical use is to check the local event variable to only call
4896 @code{event_wait} when the data is available. However, a coindexed variable
4897 is permitted; there is no ordering or synchronization implied.  It acts like
4898 an atomic fetch of the value of the event variable.
4899 @end table
4903 @node _gfortran_caf_sync_all
4904 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_all} --- All-image barrier
4905 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_all
4907 @table @asis
4908 @item @emph{Description}:
4909 Synchronization of all images in the current team; the program only continues
4910 on a given image after this function has been called on all images of the
4911 current team.  Additionally, it ensures that all pending data transfers of
4912 previous segment have completed.
4914 @item @emph{Syntax}:
4915 @code{void _gfortran_caf_sync_all (int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4917 @item @emph{Arguments}:
4918 @multitable @columnfractions .15 .70
4919 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
4920 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4921 an error message; may be NULL.
4922 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4923 @end multitable
4924 @end table
4928 @node _gfortran_caf_sync_images
4929 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_images} --- Barrier for selected images
4930 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_images
4932 @table @asis
4933 @item @emph{Description}:
4934 Synchronization between the specified images; the program only continues on a
4935 given image after this function has been called on all images specified for
4936 that image. Note that one image can wait for all other images in the current
4937 team (e.g. via @code{sync images(*)}) while those only wait for that specific
4938 image.  Additionally, @code{sync images} ensures that all pending data
4939 transfers of previous segments have completed.
4941 @item @emph{Syntax}:
4942 @code{void _gfortran_caf_sync_images (int count, int images[], int *stat,
4943 char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4945 @item @emph{Arguments}:
4946 @multitable @columnfractions .15 .70
4947 @item @var{count} @tab intent(in)  The number of images which are provided in
4948 the next argument.  For a zero-sized array, the value is zero.  For
4949 @code{sync images (*)}, the value is @math{-1}.
4950 @item @var{images} @tab intent(in)  An array with the images provided by the
4951 user.  If @var{count} is zero, a NULL pointer is passed.
4952 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
4953 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4954 an error message; may be NULL.
4955 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4956 @end multitable
4957 @end table
4961 @node _gfortran_caf_sync_memory
4962 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_memory} --- Wait for completion of segment-memory operations
4963 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_memory
4965 @table @asis
4966 @item @emph{Description}:
4967 Acts as optimization barrier between different segments. It also ensures that
4968 all pending memory operations of this image have been completed.
4970 @item @emph{Syntax}:
4971 @code{void _gfortran_caf_sync_memory (int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4973 @item @emph{Arguments}:
4974 @multitable @columnfractions .15 .70
4975 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
4976 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4977 an error message; may be NULL.
4978 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4979 @end multitable
4981 @item @emph{NOTE} A simple implementation could be
4982 @code{__asm__ __volatile__ ("":::"memory")} to prevent code movements.
4983 @end table
4987 @node _gfortran_caf_error_stop
4988 @subsection @code{_gfortran_caf_error_stop} --- Error termination with exit code
4989 @cindex Coarray, _gfortran_caf_error_stop
4991 @table @asis
4992 @item @emph{Description}:
4993 Invoked for an @code{ERROR STOP} statement which has an integer argument.  The
4994 function should terminate the program with the specified exit code.
4997 @item @emph{Syntax}:
4998 @code{void _gfortran_caf_error_stop (int error)}
5000 @item @emph{Arguments}:
5001 @multitable @columnfractions .15 .70
5002 @item @var{error} @tab intent(in)  The exit status to be used.
5003 @end multitable
5004 @end table
5008 @node _gfortran_caf_error_stop_str
5009 @subsection @code{_gfortran_caf_error_stop_str} --- Error termination with string
5010 @cindex Coarray, _gfortran_caf_error_stop_str
5012 @table @asis
5013 @item @emph{Description}:
5014 Invoked for an @code{ERROR STOP} statement which has a string as argument.  The
5015 function should terminate the program with a nonzero-exit code.
5017 @item @emph{Syntax}:
5018 @code{void _gfortran_caf_error_stop (const char *string, size_t len)}
5020 @item @emph{Arguments}:
5021 @multitable @columnfractions .15 .70
5022 @item @var{string} @tab intent(in)  the error message (not zero terminated)
5023 @item @var{len} @tab intent(in)  the length of the string
5024 @end multitable
5025 @end table
5029 @node _gfortran_caf_fail_image
5030 @subsection @code{_gfortran_caf_fail_image} --- Mark the image failed and end its execution
5031 @cindex Coarray, _gfortran_caf_fail_image
5033 @table @asis
5034 @item @emph{Description}:
5035 Invoked for an @code{FAIL IMAGE} statement.  The function should terminate the
5036 current image.
5038 @item @emph{Syntax}:
5039 @code{void _gfortran_caf_fail_image ()}
5041 @item @emph{NOTES}
5042 This function follows TS18508.
5043 @end table
5047 @node _gfortran_caf_atomic_define
5048 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_define} --- Atomic variable assignment
5049 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_define
5051 @table @asis
5052 @item @emph{Description}:
5053 Assign atomically a value to an integer or logical variable.
5055 @item @emph{Syntax}:
5056 @code{void _gfortran_caf_atomic_define (caf_token_t token, size_t offset,
5057 int image_index, void *value, int *stat, int type, int kind)}
5059 @item @emph{Arguments}:
5060 @multitable @columnfractions .15 .70
5061 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5062 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5063 shifted compared to the base address of the coarray.
5064 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5065 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5066 @item @var{value} @tab intent(in)  the value to be assigned, passed by reference
5067 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5068 @item @var{type} @tab intent(in)  The data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5069 @code{BT_LOGICAL} (2).
5070 @item @var{kind} @tab intent(in)  The kind value (only 4; always @code{int})
5071 @end multitable
5072 @end table
5076 @node _gfortran_caf_atomic_ref
5077 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_ref} --- Atomic variable reference
5078 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_ref
5080 @table @asis
5081 @item @emph{Description}:
5082 Reference atomically a value of a kind-4 integer or logical variable.
5084 @item @emph{Syntax}:
5085 @code{void _gfortran_caf_atomic_ref (caf_token_t token, size_t offset,
5086 int image_index, void *value, int *stat, int type, int kind)}
5088 @item @emph{Arguments}:
5089 @multitable @columnfractions .15 .70
5090 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5091 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5092 shifted compared to the base address of the coarray.
5093 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5094 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5095 @item @var{value} @tab intent(out)  The variable assigned the atomically
5096 referenced variable.
5097 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
5098 @item @var{type} @tab the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5099 @code{BT_LOGICAL} (2).
5100 @item @var{kind} @tab The kind value (only 4; always @code{int})
5101 @end multitable
5102 @end table
5106 @node _gfortran_caf_atomic_cas
5107 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_cas} --- Atomic compare and swap
5108 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_cas
5110 @table @asis
5111 @item @emph{Description}:
5112 Atomic compare and swap of a kind-4 integer or logical variable. Assigns
5113 atomically the specified value to the atomic variable, if the latter has
5114 the value specified by the passed condition value.
5116 @item @emph{Syntax}:
5117 @code{void _gfortran_caf_atomic_cas (caf_token_t token, size_t offset,
5118 int image_index, void *old, void *compare, void *new_val, int *stat,
5119 int type, int kind)}
5121 @item @emph{Arguments}:
5122 @multitable @columnfractions .15 .70
5123 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5124 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5125 shifted compared to the base address of the coarray.
5126 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5127 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5128 @item @var{old} @tab intent(out)  The value which the atomic variable had
5129 just before the cas operation.
5130 @item @var{compare} @tab intent(in)  The value used for comparision.
5131 @item @var{new_val} @tab intent(in)  The new value for the atomic variable,
5132 assigned to the atomic variable, if @code{compare} equals the value of the
5133 atomic variable.
5134 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5135 @item @var{type} @tab intent(in)  the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5136 @code{BT_LOGICAL} (2).
5137 @item @var{kind} @tab intent(in)  The kind value (only 4; always @code{int})
5138 @end multitable
5139 @end table
5143 @node _gfortran_caf_atomic_op
5144 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_op} --- Atomic operation
5145 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_op
5147 @table @asis
5148 @item @emph{Description}:
5149 Apply an operation atomically to an atomic integer or logical variable.
5150 After the operation, @var{old} contains the value just before the operation,
5151 which, respectively, adds (GFC_CAF_ATOMIC_ADD) atomically the @code{value} to
5152 the atomic integer variable or does a bitwise AND, OR or exclusive OR
5153 between the atomic variable and @var{value}; the result is then stored in the
5154 atomic variable.
5156 @item @emph{Syntax}:
5157 @code{void _gfortran_caf_atomic_op (int op, caf_token_t token, size_t offset,
5158 int image_index, void *value, void *old, int *stat, int type, int kind)}
5160 @item @emph{Arguments}:
5161 @multitable @columnfractions .15 .70
5162 @item @var{op} @tab intent(in)  the operation to be performed; possible values
5163 @code{GFC_CAF_ATOMIC_ADD} (1), @code{GFC_CAF_ATOMIC_AND} (2),
5164 @code{GFC_CAF_ATOMIC_OR} (3), @code{GFC_CAF_ATOMIC_XOR} (4).
5165 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5166 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5167 shifted compared to the base address of the coarray.
5168 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5169 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5170 @item @var{old} @tab intent(out)  The value which the atomic variable had
5171 just before the atomic operation.
5172 @item @var{val} @tab intent(in)  The new value for the atomic variable,
5173 assigned to the atomic variable, if @code{compare} equals the value of the
5174 atomic variable.
5175 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5176 @item @var{type} @tab intent(in)  the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5177 @code{BT_LOGICAL} (2)
5178 @item @var{kind} @tab intent(in)  the kind value (only 4; always @code{int})
5179 @end multitable
5180 @end table
5185 @node _gfortran_caf_co_broadcast
5186 @subsection @code{_gfortran_caf_co_broadcast} --- Sending data to all images
5187 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_broadcast
5189 @table @asis
5190 @item @emph{Description}:
5191 Distribute a value from a given image to all other images in the team. Has to
5192 be called collectively.
5194 @item @emph{Syntax}:
5195 @code{void _gfortran_caf_co_broadcast (gfc_descriptor_t *a,
5196 int source_image, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
5198 @item @emph{Arguments}:
5199 @multitable @columnfractions .15 .70
5200 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor with the data to be
5201 broadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
5202 @item @var{source_image} @tab intent(in)  The ID of the image from which the
5203 data should be broadcasted.
5204 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5205 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5206 an error message; may be NULL.
5207 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg.
5208 @end multitable
5209 @end table
5213 @node _gfortran_caf_co_max
5214 @subsection @code{_gfortran_caf_co_max} --- Collective maximum reduction
5215 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_max
5217 @table @asis
5218 @item @emph{Description}:
5219 Calculates for each array element of the variable @var{a} the maximum
5220 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5221 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5222 specified image. This function operates on numeric values and character
5223 strings.
5225 @item @emph{Syntax}:
5226 @code{void _gfortran_caf_co_max (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
5227 int *stat, char *errmsg, int a_len, size_t errmsg_len)}
5229 @item @emph{Arguments}:
5230 @multitable @columnfractions .15 .70
5231 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor for the data to be
5232 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5233 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5234 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5235 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5236 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5237 an error message; may be NULL.
5238 @item @var{a_len} @tab intent(in)  the string length of argument @var{a}
5239 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5240 @end multitable
5242 @item @emph{NOTES}
5243 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5244 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5245 make use of this.
5246 @end table
5250 @node _gfortran_caf_co_min
5251 @subsection @code{_gfortran_caf_co_min} --- Collective minimum reduction
5252 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_min
5254 @table @asis
5255 @item @emph{Description}:
5256 Calculates for each array element of the variable @var{a} the minimum
5257 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5258 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5259 specified image. This function operates on numeric values and character
5260 strings.
5262 @item @emph{Syntax}:
5263 @code{void _gfortran_caf_co_min (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
5264 int *stat, char *errmsg, int a_len, size_t errmsg_len)}
5266 @item @emph{Arguments}:
5267 @multitable @columnfractions .15 .70
5268 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor for the data to be
5269 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5270 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5271 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5272 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5273 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5274 an error message; may be NULL.
5275 @item @var{a_len} @tab intent(in)  the string length of argument @var{a}
5276 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5277 @end multitable
5279 @item @emph{NOTES}
5280 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5281 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5282 make use of this.
5283 @end table
5287 @node _gfortran_caf_co_sum
5288 @subsection @code{_gfortran_caf_co_sum} --- Collective summing reduction
5289 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_sum
5291 @table @asis
5292 @item @emph{Description}:
5293 Calculates for each array element of the variable @var{a} the sum of all
5294 values for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5295 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5296 specified image.  This function operates on numeric values only.
5298 @item @emph{Syntax}:
5299 @code{void _gfortran_caf_co_sum (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
5300 int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
5302 @item @emph{Arguments}:
5303 @multitable @columnfractions .15 .70
5304 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor with the data to be
5305 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5306 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5307 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5308 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5309 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5310 an error message; may be NULL.
5311 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5312 @end multitable
5314 @item @emph{NOTES}
5315 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5316 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5317 make use of this.
5318 @end table
5322 @node _gfortran_caf_co_reduce
5323 @subsection @code{_gfortran_caf_co_reduce} --- Generic collective reduction
5324 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_reduce
5326 @table @asis
5327 @item @emph{Description}:
5328 Calculates for each array element of the variable @var{a} the reduction
5329 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5330 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5331 specified image.  The @var{opr} is a pure function doing a mathematically
5332 commutative and associative operation.
5334 The @var{opr_flags} denote the following; the values are bitwise ored.
5335 @code{GFC_CAF_BYREF} (1) if the result should be returned
5336 by reference; @code{GFC_CAF_HIDDENLEN} (2) whether the result and argument
5337 string lengths shall be specified as hidden arguments;
5338 @code{GFC_CAF_ARG_VALUE} (4) whether the arguments shall be passed by value,
5339 @code{GFC_CAF_ARG_DESC} (8) whether the arguments shall be passed by descriptor.
5342 @item @emph{Syntax}:
5343 @code{void _gfortran_caf_co_reduce (gfc_descriptor_t *a,
5344 void * (*opr) (void *, void *), int opr_flags, int result_image,
5345 int *stat, char *errmsg, int a_len, size_t errmsg_len)}
5347 @item @emph{Arguments}:
5348 @multitable @columnfractions .15 .70
5349 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor with the data to be
5350 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5351 @item @var{opr} @tab intent(in)  Function pointer to the reduction function
5352 @item @var{opr_flags} @tab intent(in)  Flags regarding the reduction function
5353 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5354 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5355 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5356 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5357 an error message; may be NULL.
5358 @item @var{a_len} @tab intent(in)  the string length of argument @var{a}
5359 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5360 @end multitable
5362 @item @emph{NOTES}
5363 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5364 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5365 make use of this.
5367 For character arguments, the result is passed as first argument, followed
5368 by the result string length, next come the two string arguments, followed
5369 by the two hidden string length arguments.  With C binding, there are no hidden
5370 arguments and by-reference passing and either only a single character is passed
5371 or an array descriptor.
5372 @end table
5375 @c Intrinsic Procedures
5376 @c ---------------------------------------------------------------------
5378 @include intrinsic.texi
5381 @tex
5382 \blankpart
5383 @end tex
5385 @c ---------------------------------------------------------------------
5386 @c Contributing
5387 @c ---------------------------------------------------------------------
5389 @node Contributing
5390 @unnumbered Contributing
5391 @cindex Contributing
5393 Free software is only possible if people contribute to efforts
5394 to create it.
5395 We're always in need of more people helping out with ideas
5396 and comments, writing documentation and contributing code.
5398 If you want to contribute to GNU Fortran,
5399 have a look at the long lists of projects you can take on.
5400 Some of these projects are small,
5401 some of them are large;
5402 some are completely orthogonal to the rest of what is
5403 happening on GNU Fortran,
5404 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
5405 All of these projects are important!
5406 We will eventually get around to the things here,
5407 but they are also things doable by someone who is willing and able.
5409 @menu
5410 * Contributors::
5411 * Projects::
5412 @end menu
5415 @node Contributors
5416 @section Contributors to GNU Fortran
5417 @cindex Contributors
5418 @cindex Credits
5419 @cindex Authors
5421 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
5422 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
5423 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
5425 The following individuals have contributed code and/or
5426 ideas and significant help to the GNU Fortran project
5427 (in alphabetical order):
5429 @itemize @minus
5430 @item Janne Blomqvist
5431 @item Steven Bosscher
5432 @item Paul Brook
5433 @item Tobias Burnus
5434 @item Fran@,{c}ois-Xavier Coudert
5435 @item Bud Davis
5436 @item Jerry DeLisle
5437 @item Erik Edelmann
5438 @item Bernhard Fischer
5439 @item Daniel Franke
5440 @item Richard Guenther
5441 @item Richard Henderson
5442 @item Katherine Holcomb
5443 @item Jakub Jelinek
5444 @item Niels Kristian Bech Jensen
5445 @item Steven Johnson
5446 @item Steven G. Kargl
5447 @item Thomas Koenig
5448 @item Asher Langton
5449 @item H. J. Lu
5450 @item Toon Moene
5451 @item Brooks Moses
5452 @item Andrew Pinski
5453 @item Tim Prince
5454 @item Christopher D. Rickett
5455 @item Richard Sandiford
5456 @item Tobias Schl@"uter
5457 @item Roger Sayle
5458 @item Paul Thomas
5459 @item Andy Vaught
5460 @item Feng Wang
5461 @item Janus Weil
5462 @item Daniel Kraft
5463 @end itemize
5465 The following people have contributed bug reports,
5466 smaller or larger patches,
5467 and much needed feedback and encouragement for the
5468 GNU Fortran project:
5470 @itemize @minus
5471 @item Bill Clodius
5472 @item Dominique d'Humi@`eres
5473 @item Kate Hedstrom
5474 @item Erik Schnetter
5475 @item Gerhard Steinmetz
5476 @item Joost VandeVondele
5477 @end itemize
5479 Many other individuals have helped debug,
5480 test and improve the GNU Fortran compiler over the past few years,
5481 and we welcome you to do the same!
5482 If you already have done so,
5483 and you would like to see your name listed in the
5484 list above, please contact us.
5487 @node Projects
5488 @section Projects
5490 @table @emph
5492 @item Help build the test suite
5493 Solicit more code for donation to the test suite: the more extensive the
5494 testsuite, the smaller the risk of breaking things in the future! We can
5495 keep code private on request.
5497 @item Bug hunting/squishing
5498 Find bugs and write more test cases! Test cases are especially very
5499 welcome, because it allows us to concentrate on fixing bugs instead of
5500 isolating them.  Going through the bugzilla database at
5501 @url{https://gcc.gnu.org/@/bugzilla/} to reduce testcases posted there and
5502 add more information (for example, for which version does the testcase
5503 work, for which versions does it fail?) is also very helpful.
5505 @item Missing features
5506 For a larger project, consider working on the missing features required for
5507 Fortran language standards compliance (@pxref{Standards}), or contributing
5508 to the implementation of extensions such as OpenMP (@pxref{OpenMP}) or
5509 OpenACC (@pxref{OpenACC}) that are under active development.  Again,
5510 contributing test cases for these features is useful too!
5512 @end table
5515 @c ---------------------------------------------------------------------
5516 @c GNU General Public License
5517 @c ---------------------------------------------------------------------
5519 @include gpl_v3.texi
5523 @c ---------------------------------------------------------------------
5524 @c GNU Free Documentation License
5525 @c ---------------------------------------------------------------------
5527 @include fdl.texi
5531 @c ---------------------------------------------------------------------
5532 @c Funding Free Software
5533 @c ---------------------------------------------------------------------
5535 @include funding.texi
5537 @c ---------------------------------------------------------------------
5538 @c Indices
5539 @c ---------------------------------------------------------------------
5541 @node Option Index
5542 @unnumbered Option Index
5543 @command{gfortran}'s command line options are indexed here without any
5544 initial @samp{-} or @samp{--}.  Where an option has both positive and
5545 negative forms (such as -foption and -fno-option), relevant entries in
5546 the manual are indexed under the most appropriate form; it may sometimes
5547 be useful to look up both forms.
5548 @printindex op
5550 @node Keyword Index
5551 @unnumbered Keyword Index
5552 @printindex cp
5554 @bye