2013-12-10 Janus Weil <janus@gcc.gnu.org>
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
blob902734c2c1cd5ced0cd1b6ee694738fe02d4bc8e
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfortran.info
4 @set copyrights-gfortran 1999-2013
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 * Fortran 2003 and 2008 status::  Fortran 2003 and 2008 features supported by GNU Fortran.
184 * Compiler Characteristics::      User-visible implementation details.
185 * Extensions::                    Language extensions implemented by GNU Fortran.
186 * Mixed-Language Programming::    Interoperability with C
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 The GNU Fortran compiler front end was
223 designed initially as a free replacement for,
224 or alternative to, the Unix @command{f95} command;
225 @command{gfortran} is the command you will use to invoke the compiler.
227 @menu
228 * About GNU Fortran::    What you should know about the GNU Fortran compiler.
229 * GNU Fortran and GCC::  You can compile Fortran, C, or other programs.
230 * Preprocessing and conditional compilation:: The Fortran preprocessor
231 * GNU Fortran and G77::  Why we chose to start from scratch.
232 * Project Status::       Status of GNU Fortran, roadmap, proposed extensions.
233 * Standards::            Standards supported by GNU Fortran.
234 @end menu
237 @c ---------------------------------------------------------------------
238 @c About GNU Fortran
239 @c ---------------------------------------------------------------------
241 @node About GNU Fortran
242 @section About GNU Fortran
244 The GNU Fortran compiler supports the Fortran 77, 90 and 95 standards
245 completely, parts of the Fortran 2003 and Fortran 2008 standards, and
246 several vendor extensions.  The development goal is to provide the
247 following features:
249 @itemize @bullet
250 @item
251 Read a user's program,
252 stored in a file and containing instructions written
253 in Fortran 77, Fortran 90, Fortran 95, Fortran 2003 or Fortran 2008.
254 This file contains @dfn{source code}.
256 @item
257 Translate the user's program into instructions a computer
258 can carry out more quickly than it takes to translate the
259 instructions in the first
260 place.  The result after compilation of a program is
261 @dfn{machine code},
262 code designed to be efficiently translated and processed
263 by a machine such as your computer.
264 Humans usually are not as good writing machine code
265 as they are at writing Fortran (or C++, Ada, or Java),
266 because it is easy to make tiny mistakes writing machine code.
268 @item
269 Provide the user with information about the reasons why
270 the compiler is unable to create a binary from the source code.
271 Usually this will be the case if the source code is flawed.
272 The Fortran 90 standard requires that the compiler can point out
273 mistakes to the user.
274 An incorrect usage of the language causes an @dfn{error message}.
276 The compiler will also attempt to diagnose cases where the
277 user's program contains a correct usage of the language,
278 but instructs the computer to do something questionable.
279 This kind of diagnostics message is called a @dfn{warning message}.
281 @item
282 Provide optional information about the translation passes
283 from the source code to machine code.
284 This can help a user of the compiler to find the cause of
285 certain bugs which may not be obvious in the source code,
286 but may be more easily found at a lower level compiler output.
287 It also helps developers to find bugs in the compiler itself.
289 @item
290 Provide information in the generated machine code that can
291 make it easier to find bugs in the program (using a debugging tool,
292 called a @dfn{debugger}, such as the GNU Debugger @command{gdb}). 
294 @item
295 Locate and gather machine code already generated to
296 perform actions requested by statements in the user's program.
297 This machine code is organized into @dfn{modules} and is located
298 and @dfn{linked} to the user program. 
299 @end itemize
301 The GNU Fortran compiler consists of several components:
303 @itemize @bullet
304 @item
305 A version of the @command{gcc} command
306 (which also might be installed as the system's @command{cc} command)
307 that also understands and accepts Fortran source code.
308 The @command{gcc} command is the @dfn{driver} program for
309 all the languages in the GNU Compiler Collection (GCC);
310 With @command{gcc},
311 you can compile the source code of any language for
312 which a front end is available in GCC.
314 @item
315 The @command{gfortran} command itself,
316 which also might be installed as the
317 system's @command{f95} command.
318 @command{gfortran} is just another driver program,
319 but specifically for the Fortran compiler only.
320 The difference with @command{gcc} is that @command{gfortran}
321 will automatically link the correct libraries to your program.
323 @item
324 A collection of run-time libraries.
325 These libraries contain the machine code needed to support
326 capabilities of the Fortran language that are not directly
327 provided by the machine code generated by the
328 @command{gfortran} compilation phase,
329 such as intrinsic functions and subroutines,
330 and routines for interaction with files and the operating system.
331 @c and mechanisms to spawn,
332 @c unleash and pause threads in parallelized code.
334 @item
335 The Fortran compiler itself, (@command{f951}).
336 This is the GNU Fortran parser and code generator,
337 linked to and interfaced with the GCC backend library.
338 @command{f951} ``translates'' the source code to
339 assembler code.  You would typically not use this
340 program directly;
341 instead, the @command{gcc} or @command{gfortran} driver
342 programs will call it for you.
343 @end itemize
346 @c ---------------------------------------------------------------------
347 @c GNU Fortran and GCC
348 @c ---------------------------------------------------------------------
350 @node GNU Fortran and GCC
351 @section GNU Fortran and GCC
352 @cindex GNU Compiler Collection
353 @cindex GCC
355 GNU Fortran is a part of GCC, the @dfn{GNU Compiler Collection}.  GCC
356 consists of a collection of front ends for various languages, which
357 translate the source code into a language-independent form called
358 @dfn{GENERIC}.  This is then processed by a common middle end which
359 provides optimization, and then passed to one of a collection of back
360 ends which generate code for different computer architectures and
361 operating systems.
363 Functionally, this is implemented with a driver program (@command{gcc})
364 which provides the command-line interface for the compiler.  It calls
365 the relevant compiler front-end program (e.g., @command{f951} for
366 Fortran) for each file in the source code, and then calls the assembler
367 and linker as appropriate to produce the compiled output.  In a copy of
368 GCC which has been compiled with Fortran language support enabled,
369 @command{gcc} will recognize files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.ftn},
370 @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03} and @file{.f08} extensions as
371 Fortran source code, and compile it accordingly.  A @command{gfortran}
372 driver program is also provided, which is identical to @command{gcc}
373 except that it automatically links the Fortran runtime libraries into the
374 compiled program.
376 Source files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.fpp}, @file{.ftn}, @file{.F},
377 @file{.FOR}, @file{.FPP}, and @file{.FTN} extensions are treated as fixed form.
378 Source files with @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03}, @file{.f08},
379 @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} and @file{.F08} extensions are
380 treated as free form.  The capitalized versions of either form are run
381 through preprocessing.  Source files with the lower case @file{.fpp}
382 extension are also run through preprocessing.
384 This manual specifically documents the Fortran front end, which handles
385 the programming language's syntax and semantics.  The aspects of GCC
386 which relate to the optimization passes and the back-end code generation
387 are documented in the GCC manual; see 
388 @ref{Top,,Introduction,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}.
389 The two manuals together provide a complete reference for the GNU
390 Fortran compiler.
393 @c ---------------------------------------------------------------------
394 @c Preprocessing and conditional compilation
395 @c ---------------------------------------------------------------------
397 @node Preprocessing and conditional compilation
398 @section Preprocessing and conditional compilation
399 @cindex CPP
400 @cindex FPP
401 @cindex Conditional compilation
402 @cindex Preprocessing
403 @cindex preprocessor, include file handling
405 Many Fortran compilers including GNU Fortran allow passing the source code
406 through a C preprocessor (CPP; sometimes also called the Fortran preprocessor,
407 FPP) to allow for conditional compilation.  In the case of GNU Fortran,
408 this is the GNU C Preprocessor in the traditional mode.  On systems with
409 case-preserving file names, the preprocessor is automatically invoked if the
410 filename extension is @file{.F}, @file{.FOR}, @file{.FTN}, @file{.fpp},
411 @file{.FPP}, @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} or @file{.F08}.  To manually
412 invoke the preprocessor on any file, use @option{-cpp}, to disable
413 preprocessing on files where the preprocessor is run automatically, use
414 @option{-nocpp}.
416 If a preprocessed file includes another file with the Fortran @code{INCLUDE}
417 statement, the included file is not preprocessed.  To preprocess included
418 files, use the equivalent preprocessor statement @code{#include}.
420 If GNU Fortran invokes the preprocessor, @code{__GFORTRAN__}
421 is defined and @code{__GNUC__}, @code{__GNUC_MINOR__} and
422 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} can be used to determine the version of the
423 compiler.  See @ref{Top,,Overview,cpp,The C Preprocessor} for details.
425 While CPP is the de-facto standard for preprocessing Fortran code,
426 Part 3 of the Fortran 95 standard (ISO/IEC 1539-3:1998) defines
427 Conditional Compilation, which is not widely used and not directly
428 supported by the GNU Fortran compiler.  You can use the program coco
429 to preprocess such files (@uref{http://www.daniellnagle.com/coco.html}).
432 @c ---------------------------------------------------------------------
433 @c GNU Fortran and G77
434 @c ---------------------------------------------------------------------
436 @node GNU Fortran and G77
437 @section GNU Fortran and G77
438 @cindex Fortran 77
439 @cindex @command{g77}
441 The GNU Fortran compiler is the successor to @command{g77}, the Fortran 
442 77 front end included in GCC prior to version 4.  It is an entirely new 
443 program that has been designed to provide Fortran 95 support and 
444 extensibility for future Fortran language standards, as well as providing 
445 backwards compatibility for Fortran 77 and nearly all of the GNU language 
446 extensions supported by @command{g77}.
449 @c ---------------------------------------------------------------------
450 @c Project Status
451 @c ---------------------------------------------------------------------
453 @node Project Status
454 @section Project Status
456 @quotation
457 As soon as @command{gfortran} can parse all of the statements correctly,
458 it will be in the ``larva'' state.
459 When we generate code, the ``puppa'' state.
460 When @command{gfortran} is done,
461 we'll see if it will be a beautiful butterfly,
462 or just a big bug....
464 --Andy Vaught, April 2000
465 @end quotation
467 The start of the GNU Fortran 95 project was announced on
468 the GCC homepage in March 18, 2000
469 (even though Andy had already been working on it for a while,
470 of course).
472 The GNU Fortran compiler is able to compile nearly all
473 standard-compliant Fortran 95, Fortran 90, and Fortran 77 programs,
474 including a number of standard and non-standard extensions, and can be
475 used on real-world programs.  In particular, the supported extensions
476 include OpenMP, Cray-style pointers, and several Fortran 2003 and Fortran
477 2008 features, including TR 15581.  However, it is still under
478 development and has a few remaining rough edges.
480 At present, the GNU Fortran compiler passes the
481 @uref{http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/fcvs21_f95.html, 
482 NIST Fortran 77 Test Suite}, and produces acceptable results on the
483 @uref{http://www.netlib.org/lapack/faq.html#1.21, LAPACK Test Suite}.
484 It also provides respectable performance on 
485 the @uref{http://www.polyhedron.com/pb05.html, Polyhedron Fortran
486 compiler benchmarks} and the
487 @uref{http://www.llnl.gov/asci_benchmarks/asci/limited/lfk/README.html,
488 Livermore Fortran Kernels test}.  It has been used to compile a number of
489 large real-world programs, including
490 @uref{http://mysite.verizon.net/serveall/moene.pdf, the HIRLAM
491 weather-forecasting code} and
492 @uref{http://www.theochem.uwa.edu.au/tonto/, the Tonto quantum 
493 chemistry package}; see @url{http://gcc.gnu.org/@/wiki/@/GfortranApps} for an
494 extended list.
496 Among other things, the GNU Fortran compiler is intended as a replacement
497 for G77.  At this point, nearly all programs that could be compiled with
498 G77 can be compiled with GNU Fortran, although there are a few minor known
499 regressions.
501 The primary work remaining to be done on GNU Fortran falls into three
502 categories: bug fixing (primarily regarding the treatment of invalid code
503 and providing useful error messages), improving the compiler optimizations
504 and the performance of compiled code, and extending the compiler to support
505 future standards---in particular, Fortran 2003 and Fortran 2008.
508 @c ---------------------------------------------------------------------
509 @c Standards
510 @c ---------------------------------------------------------------------
512 @node Standards
513 @section Standards
514 @cindex Standards
516 @menu
517 * Varying Length Character Strings::
518 @end menu
520 The GNU Fortran compiler implements
521 ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).  As such, it can also compile essentially all
522 standard-compliant Fortran 90 and Fortran 77 programs.   It also supports
523 the ISO/IEC TR-15581 enhancements to allocatable arrays.
525 GNU Fortran also have a partial support for ISO/IEC 1539-1:2004 (Fortran
526 2003), ISO/IEC 1539-1:2010 (Fortran 2008), the Technical Specification
527 @code{Further Interoperability of Fortran with C} (ISO/IEC TS 29113:2012).
528 Full support of those standards and future Fortran standards is planned.
529 The current status of the support is can be found in the
530 @ref{Fortran 2003 status}, @ref{Fortran 2008 status} and
531 @ref{TS 29113 status} sections of the documentation.
533 Additionally, the GNU Fortran compilers supports the OpenMP specification
534 (version 3.1, @url{http://openmp.org/@/wp/@/openmp-specifications/}).
536 @node Varying Length Character Strings
537 @subsection Varying Length Character Strings
538 @cindex Varying length character strings
539 @cindex Varying length strings
540 @cindex strings, varying length
542 The Fortran 95 standard specifies in Part 2 (ISO/IEC 1539-2:2000)
543 varying length character strings.  While GNU Fortran currently does not
544 support such strings directly, there exist two Fortran implementations
545 for them, which work with GNU Fortran.  They can be found at
546 @uref{http://www.fortran.com/@/iso_varying_string.f95} and at
547 @uref{ftp://ftp.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/ISO_VARYING_STRING/}.
549 Deferred-length character strings of Fortran 2003 supports part of
550 the features of @code{ISO_VARYING_STRING} and should be considered as
551 replacement. (Namely, allocatable or pointers of the type
552 @code{character(len=:)}.)
555 @c =====================================================================
556 @c PART I: INVOCATION REFERENCE
557 @c =====================================================================
559 @tex
560 \part{I}{Invoking GNU Fortran}
561 @end tex
563 @c ---------------------------------------------------------------------
564 @c Compiler Options
565 @c ---------------------------------------------------------------------
567 @include invoke.texi
570 @c ---------------------------------------------------------------------
571 @c Runtime
572 @c ---------------------------------------------------------------------
574 @node Runtime
575 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
576 @cindex environment variable
578 The behavior of the @command{gfortran} can be influenced by
579 environment variables.
581 Malformed environment variables are silently ignored.
583 @menu
584 * TMPDIR:: Directory for scratch files
585 * GFORTRAN_STDIN_UNIT:: Unit number for standard input
586 * GFORTRAN_STDOUT_UNIT:: Unit number for standard output
587 * GFORTRAN_STDERR_UNIT:: Unit number for standard error
588 * GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL:: Do not buffer I/O for all units.
589 * GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED:: Do not buffer I/O for preconnected units.
590 * GFORTRAN_SHOW_LOCUS::  Show location for runtime errors
591 * GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS:: Print leading + where permitted
592 * GFORTRAN_DEFAULT_RECL:: Default record length for new files
593 * GFORTRAN_LIST_SEPARATOR::  Separator for list output
594 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set endianness for unformatted I/O
595 * GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE:: Show backtrace on run-time errors
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_DEFAULT_RECL
676 @section @env{GFORTRAN_DEFAULT_RECL}---Default record length for new files
678 This environment variable specifies the default record length, in
679 bytes, for files which are opened without a @code{RECL} tag in the
680 @code{OPEN} statement.  This must be a positive integer.  The
681 default value is 1073741824 bytes (1 GB).
683 @node GFORTRAN_LIST_SEPARATOR
684 @section @env{GFORTRAN_LIST_SEPARATOR}---Separator for list output
686 This environment variable specifies the separator when writing
687 list-directed output.  It may contain any number of spaces and
688 at most one comma.  If you specify this on the command line,
689 be sure to quote spaces, as in
690 @smallexample
691 $ GFORTRAN_LIST_SEPARATOR='  ,  ' ./a.out
692 @end smallexample
693 when @command{a.out} is the compiled Fortran program that you want to run.
694 Default is a single space.
696 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
697 @section @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}---Set endianness for unformatted I/O
699 By setting the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable, it is possible
700 to change the representation of data for unformatted files.
701 The syntax for the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable is:
702 @smallexample
703 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception | exception ;
704 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
705 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
706 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
707 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
708 @end smallexample
709 The variable consists of an optional default mode, followed by
710 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
711 from the preceding default and each other.  Each exception consists
712 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
713 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
715 @itemize @w{}
716 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
717 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
718 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
719 for unformatted files.
720 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
721 @end itemize
722 A missing mode for an exception is taken to mean @code{BIG_ENDIAN}.
723 Examples of values for @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} are:
724 @itemize @w{}
725 @item @code{'big_endian'}  Do all unformatted I/O in big_endian mode.
726 @item @code{'little_endian;native:10-20,25'}  Do all unformatted I/O 
727 in little_endian mode, except for units 10 to 20 and 25, which are in
728 native format.
729 @item @code{'10-20'}  Units 10 to 20 are big-endian, the rest is native.
730 @end itemize
732 Setting the environment variables should be done on the command
733 line or via the @command{export}
734 command for @command{sh}-compatible shells and via @command{setenv}
735 for @command{csh}-compatible shells.
737 Example for @command{sh}:
738 @smallexample
739 $ gfortran foo.f90
740 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
741 @end smallexample
743 Example code for @command{csh}:
744 @smallexample
745 % gfortran foo.f90
746 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
747 % ./a.out
748 @end smallexample
750 Using anything but the native representation for unformatted data
751 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
752 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
753 portable.
755 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
756 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
757 setting a default data representation for the whole program.  The
758 @code{CONVERT} specifier overrides the @option{-fconvert} compile options.
760 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
761 environment variable will override the CONVERT specifier in the
762 open statement}.  This is to give control over data formats to
763 users who do not have the source code of their program available.
765 @node GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE
766 @section @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE}---Show backtrace on run-time errors
768 If the @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE} variable is set to @samp{y},
769 @samp{Y} or @samp{1} (only the first letter is relevant) then a
770 backtrace is printed when a serious run-time error occurs.  To disable
771 the backtracing, set the variable to @samp{n}, @samp{N}, @samp{0}.
772 Default is to print a backtrace unless the @option{-fno-backtrace}
773 compile option was used.
775 @c =====================================================================
776 @c PART II: LANGUAGE REFERENCE
777 @c =====================================================================
779 @tex
780 \part{II}{Language Reference}
781 @end tex
783 @c ---------------------------------------------------------------------
784 @c Fortran 2003 and 2008 Status
785 @c ---------------------------------------------------------------------
787 @node Fortran 2003 and 2008 status
788 @chapter Fortran 2003 and 2008 Status
790 @menu
791 * Fortran 2003 status::
792 * Fortran 2008 status::
793 * TS 29113 status::
794 @end menu
796 @node Fortran 2003 status
797 @section Fortran 2003 status
799 GNU Fortran supports several Fortran 2003 features; an incomplete
800 list can be found below.  See also the
801 @uref{http://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2003, wiki page} about Fortran 2003.
803 @itemize
804 @item Procedure pointers including procedure-pointer components with
805 @code{PASS} attribute.
807 @item Procedures which are bound to a derived type (type-bound procedures)
808 including @code{PASS}, @code{PROCEDURE} and @code{GENERIC}, and
809 operators bound to a type.
811 @item Abstract interfaces and type extension with the possibility to
812 override type-bound procedures or to have deferred binding.
814 @item Polymorphic entities (``@code{CLASS}'') for derived types -- including
815 @code{SAME_TYPE_AS}, @code{EXTENDS_TYPE_OF} and @code{SELECT TYPE} for
816 scalars and arrays, including unlimited polymorphism.
818 @item Generic interface names, which have the same name as derived types,
819 are now supported. This allows one to write constructor functions.  Note
820 that Fortran does not support static constructor functions.  For static
821 variables, only default initialization or structure-constructor
822 initialization are available.
824 @item The @code{ASSOCIATE} construct.
826 @item Interoperability with C including enumerations, 
828 @item In structure constructors the components with default values may be
829 omitted.
831 @item Extensions to the @code{ALLOCATE} statement, allowing for a
832 type-specification with type parameter and for allocation and initialization
833 from a @code{SOURCE=} expression; @code{ALLOCATE} and @code{DEALLOCATE}
834 optionally return an error message string via @code{ERRMSG=}.
836 @item Reallocation on assignment: If an intrinsic assignment is
837 used, an allocatable variable on the left-hand side is automatically allocated
838 (if unallocated) or reallocated (if the shape is different). Currently, scalar
839 deferred character length left-hand sides are correctly handled but arrays
840 are not yet fully implemented.
842 @item Transferring of allocations via @code{MOVE_ALLOC}.
844 @item The @code{PRIVATE} and @code{PUBLIC} attributes may be given individually
845 to derived-type components.
847 @item In pointer assignments, the lower bound may be specified and
848 the remapping of elements is supported.
850 @item For pointers an @code{INTENT} may be specified which affect the
851 association status not the value of the pointer target.
853 @item Intrinsics @code{command_argument_count}, @code{get_command},
854 @code{get_command_argument}, and @code{get_environment_variable}.
856 @item Support for Unicode characters (ISO 10646) and UTF-8, including
857 the @code{SELECTED_CHAR_KIND} and @code{NEW_LINE} intrinsic functions.
859 @item Support for binary, octal and hexadecimal (BOZ) constants in the
860 intrinsic functions @code{INT}, @code{REAL}, @code{CMPLX} and @code{DBLE}.
862 @item Support for namelist variables with allocatable and pointer
863 attribute and nonconstant length type parameter.
865 @item
866 @cindex array, constructors
867 @cindex @code{[...]}
868 Array constructors using square brackets.  That is, @code{[...]} rather
869 than @code{(/.../)}.  Type-specification for array constructors like
870 @code{(/ some-type :: ... /)}.
872 @item Extensions to the specification and initialization expressions,
873 including the support for intrinsics with real and complex arguments.
875 @item Support for the asynchronous input/output syntax; however, the
876 data transfer is currently always synchronously performed. 
878 @item
879 @cindex @code{FLUSH} statement
880 @cindex statement, @code{FLUSH}
881 @code{FLUSH} statement.
883 @item
884 @cindex @code{IOMSG=} specifier
885 @code{IOMSG=} specifier for I/O statements.
887 @item
888 @cindex @code{ENUM} statement
889 @cindex @code{ENUMERATOR} statement
890 @cindex statement, @code{ENUM}
891 @cindex statement, @code{ENUMERATOR}
892 @opindex @code{fshort-enums}
893 Support for the declaration of enumeration constants via the
894 @code{ENUM} and @code{ENUMERATOR} statements.  Interoperability with
895 @command{gcc} is guaranteed also for the case where the
896 @command{-fshort-enums} command line option is given.
898 @item
899 @cindex TR 15581
900 TR 15581:
901 @itemize
902 @item
903 @cindex @code{ALLOCATABLE} dummy arguments
904 @code{ALLOCATABLE} dummy arguments.
905 @item
906 @cindex @code{ALLOCATABLE} function results
907 @code{ALLOCATABLE} function results
908 @item
909 @cindex @code{ALLOCATABLE} components of derived types
910 @code{ALLOCATABLE} components of derived types
911 @end itemize
913 @item
914 @cindex @code{STREAM} I/O
915 @cindex @code{ACCESS='STREAM'} I/O
916 The @code{OPEN} statement supports the @code{ACCESS='STREAM'} specifier,
917 allowing I/O without any record structure.
919 @item
920 Namelist input/output for internal files.
922 @item Further I/O extensions: Rounding during formatted output, using of
923 a decimal comma instead of a decimal point, setting whether a plus sign
924 should appear for positive numbers.
926 @item
927 @cindex @code{PROTECTED} statement
928 @cindex statement, @code{PROTECTED}
929 The @code{PROTECTED} statement and attribute.
931 @item
932 @cindex @code{VALUE} statement
933 @cindex statement, @code{VALUE}
934 The @code{VALUE} statement and attribute.
936 @item
937 @cindex @code{VOLATILE} statement
938 @cindex statement, @code{VOLATILE}
939 The @code{VOLATILE} statement and attribute.
941 @item
942 @cindex @code{IMPORT} statement
943 @cindex statement, @code{IMPORT}
944 The @code{IMPORT} statement, allowing to import
945 host-associated derived types.
947 @item The intrinsic modules @code{ISO_FORTRAN_ENVIRONMENT} is supported,
948 which contains parameters of the I/O units, storage sizes. Additionally,
949 procedures for C interoperability are available in the @code{ISO_C_BINDING}
950 module.
952 @item
953 @cindex @code{USE, INTRINSIC} statement
954 @cindex statement, @code{USE, INTRINSIC}
955 @cindex @code{ISO_FORTRAN_ENV} statement
956 @cindex statement, @code{ISO_FORTRAN_ENV}
957 @code{USE} statement with @code{INTRINSIC} and @code{NON_INTRINSIC}
958 attribute; supported intrinsic modules: @code{ISO_FORTRAN_ENV},
959 @code{ISO_C_BINDING}, @code{OMP_LIB} and @code{OMP_LIB_KINDS}.
961 @item
962 Renaming of operators in the @code{USE} statement.
964 @end itemize
967 @node Fortran 2008 status
968 @section Fortran 2008 status
970 The latest version of the Fortran standard is ISO/IEC 1539-1:2010, informally
971 known as Fortran 2008.  The official version is available from International
972 Organization for Standardization (ISO) or its national member organizations.
973 The the final draft (FDIS) can be downloaded free of charge from
974 @url{http://www.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/links.html}.  Fortran is developed by the
975 Working Group 5 of Sub-Committee 22 of the Joint Technical Committee 1 of the
976 International Organization for Standardization and the International
977 Electrotechnical Commission (IEC).  This group is known as
978 @uref{http://www.nag.co.uk/sc22wg5/, WG5}.
980 The GNU Fortran compiler supports several of the new features of Fortran 2008;
981 the @uref{http://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2008Status, wiki} has some information
982 about the current Fortran 2008 implementation status.  In particular, the
983 following is implemented.
985 @itemize
986 @item The @option{-std=f2008} option and support for the file extensions 
987 @file{.f08} and @file{.F08}.
989 @item The @code{OPEN} statement now supports the @code{NEWUNIT=} option,
990 which returns a unique file unit, thus preventing inadvertent use of the
991 same unit in different parts of the program.
993 @item The @code{g0} format descriptor and unlimited format items.
995 @item The mathematical intrinsics @code{ASINH}, @code{ACOSH}, @code{ATANH},
996 @code{ERF}, @code{ERFC}, @code{GAMMA}, @code{LOG_GAMMA}, @code{BESSEL_J0},
997 @code{BESSEL_J1}, @code{BESSEL_JN}, @code{BESSEL_Y0}, @code{BESSEL_Y1},
998 @code{BESSEL_YN}, @code{HYPOT}, @code{NORM2}, and @code{ERFC_SCALED}.
1000 @item Using complex arguments with @code{TAN}, @code{SINH}, @code{COSH},
1001 @code{TANH}, @code{ASIN}, @code{ACOS}, and @code{ATAN} is now possible;
1002 @code{ATAN}(@var{Y},@var{X}) is now an alias for @code{ATAN2}(@var{Y},@var{X}).
1004 @item Support of the @code{PARITY} intrinsic functions.
1006 @item The following bit intrinsics: @code{LEADZ} and @code{TRAILZ} for
1007 counting the number of leading and trailing zero bits, @code{POPCNT} and
1008 @code{POPPAR} for counting the number of one bits and returning the parity;
1009 @code{BGE}, @code{BGT}, @code{BLE}, and @code{BLT} for bitwise comparisons;
1010 @code{DSHIFTL} and @code{DSHIFTR} for combined left and right shifts,
1011 @code{MASKL} and @code{MASKR} for simple left and right justified masks,
1012 @code{MERGE_BITS} for a bitwise merge using a mask, @code{SHIFTA},
1013 @code{SHIFTL} and @code{SHIFTR} for shift operations, and the
1014 transformational bit intrinsics @code{IALL}, @code{IANY} and @code{IPARITY}.
1016 @item Support of the @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} intrinsic subroutine.
1018 @item Support for the @code{STORAGE_SIZE} intrinsic inquiry function.
1020 @item The @code{INT@{8,16,32@}} and @code{REAL@{32,64,128@}} kind type
1021 parameters and the array-valued named constants @code{INTEGER_KINDS},
1022 @code{LOGICAL_KINDS}, @code{REAL_KINDS} and @code{CHARACTER_KINDS} of
1023 the intrinsic module @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1025 @item The module procedures @code{C_SIZEOF} of the intrinsic module
1026 @code{ISO_C_BINDINGS} and @code{COMPILER_VERSION} and @code{COMPILER_OPTIONS}
1027 of @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1029 @item Coarray support for serial programs with @option{-fcoarray=single} flag
1030 and experimental support for multiple images with the @option{-fcoarray=lib}
1031 flag.
1033 @item The @code{DO CONCURRENT} construct is supported.
1035 @item The @code{BLOCK} construct is supported.
1037 @item The @code{STOP} and the new @code{ERROR STOP} statements now
1038 support all constant expressions.
1040 @item Support for the @code{CONTIGUOUS} attribute.
1042 @item Support for @code{ALLOCATE} with @code{MOLD}.
1044 @item Support for the @code{IMPURE} attribute for procedures, which
1045 allows for @code{ELEMENTAL} procedures without the restrictions of
1046 @code{PURE}.
1048 @item Null pointers (including @code{NULL()}) and not-allocated variables
1049 can be used as actual argument to optional non-pointer, non-allocatable
1050 dummy arguments, denoting an absent argument.
1052 @item Non-pointer variables with @code{TARGET} attribute can be used as
1053 actual argument to @code{POINTER} dummies with @code{INTENT(IN)}.
1055 @item Pointers including procedure pointers and those in a derived
1056 type (pointer components) can now be initialized by a target instead
1057 of only by @code{NULL}.
1059 @item The @code{EXIT} statement (with construct-name) can be now be
1060 used to leave not only the @code{DO} but also the @code{ASSOCIATE},
1061 @code{BLOCK}, @code{IF}, @code{SELECT CASE} and @code{SELECT TYPE}
1062 constructs.
1064 @item Internal procedures can now be used as actual argument.
1066 @item Minor features: obsolesce diagnostics for @code{ENTRY} with
1067 @option{-std=f2008}; a line may start with a semicolon; for internal
1068 and module procedures @code{END} can be used instead of
1069 @code{END SUBROUTINE} and @code{END FUNCTION}; @code{SELECTED_REAL_KIND}
1070 now also takes a @code{RADIX} argument; intrinsic types are supported
1071 for @code{TYPE}(@var{intrinsic-type-spec}); multiple type-bound procedures
1072 can be declared in a single @code{PROCEDURE} statement; implied-shape
1073 arrays are supported for named constants (@code{PARAMETER}).
1074 @end itemize
1078 @node TS 29113 status
1079 @section Technical Specification 29113 Status
1081 GNU Fortran supports some of the new features of the Technical
1082 Specification (TS) 29113 on Further Interoperability of Fortran with C.
1083 The @uref{http://gcc.gnu.org/wiki/TS29113Status, wiki} has some information
1084 about the current TS 29113 implementation status.  In particular, the
1085 following is implemented.
1087 See also @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
1089 @itemize
1090 @item The @option{-std=f2008ts} option.
1092 @item The @code{OPTIONAL} attribute is allowed for dummy arguments
1093 of @code{BIND(C) procedures.}
1095 @item The @code{RANK} intrinsic is supported.
1097 @item GNU Fortran's implementation for variables with @code{ASYNCHRONOUS}
1098 attribute is compatible with TS 29113.
1100 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}.
1102 @item Assumed-rank (@code{DIMENSION(..)}). However, the array descriptor
1103 of the TS is not yet supported.
1104 @end itemize
1108 @c ---------------------------------------------------------------------
1109 @c Compiler Characteristics
1110 @c ---------------------------------------------------------------------
1112 @node Compiler Characteristics
1113 @chapter Compiler Characteristics
1115 This chapter describes certain characteristics of the GNU Fortran
1116 compiler, that are not specified by the Fortran standard, but which
1117 might in some way or another become visible to the programmer.
1119 @menu
1120 * KIND Type Parameters::
1121 * Internal representation of LOGICAL variables::
1122 * Thread-safety of the runtime library::
1123 * Data consistency and durability::
1124 @end menu
1127 @node KIND Type Parameters
1128 @section KIND Type Parameters
1129 @cindex kind
1131 The @code{KIND} type parameters supported by GNU Fortran for the primitive
1132 data types are:
1134 @table @code
1136 @item INTEGER
1137 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1139 @item LOGICAL
1140 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1142 @item REAL
1143 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1145 @item COMPLEX
1146 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1148 @item CHARACTER
1149 1, 4, default: 1
1151 @end table
1153 @noindent
1154 * not available on all systems @*
1155 ** unless @option{-fdefault-integer-8} is used @*
1156 *** unless @option{-fdefault-real-8} is used (see @ref{Fortran Dialect Options})
1158 @noindent
1159 The @code{KIND} value matches the storage size in bytes, except for
1160 @code{COMPLEX} where the storage size is twice as much (or both real and
1161 imaginary part are a real value of the given size).  It is recommended to use
1162 the @ref{SELECTED_CHAR_KIND}, @ref{SELECTED_INT_KIND} and
1163 @ref{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics or the @code{INT8}, @code{INT16},
1164 @code{INT32}, @code{INT64}, @code{REAL32}, @code{REAL64}, and @code{REAL128}
1165 parameters of the @code{ISO_FORTRAN_ENV} module instead of the concrete values.
1166 The available kind parameters can be found in the constant arrays
1167 @code{CHARACTER_KINDS}, @code{INTEGER_KINDS}, @code{LOGICAL_KINDS} and
1168 @code{REAL_KINDS} in the @ref{ISO_FORTRAN_ENV} module.  For C interoperability,
1169 the kind parameters of the @ref{ISO_C_BINDING} module should be used.
1172 @node Internal representation of LOGICAL variables
1173 @section Internal representation of LOGICAL variables
1174 @cindex logical, variable representation
1176 The Fortran standard does not specify how variables of @code{LOGICAL}
1177 type are represented, beyond requiring that @code{LOGICAL} variables
1178 of default kind have the same storage size as default @code{INTEGER}
1179 and @code{REAL} variables.  The GNU Fortran internal representation is
1180 as follows.
1182 A @code{LOGICAL(KIND=N)} variable is represented as an
1183 @code{INTEGER(KIND=N)} variable, however, with only two permissible
1184 values: @code{1} for @code{.TRUE.} and @code{0} for
1185 @code{.FALSE.}.  Any other integer value results in undefined behavior.
1187 See also @ref{Argument passing conventions} and @ref{Interoperability with C}.
1190 @node Thread-safety of the runtime library
1191 @section Thread-safety of the runtime library
1192 @cindex thread-safety, threads
1194 GNU Fortran can be used in programs with multiple threads, e.g.@: by
1195 using OpenMP, by calling OS thread handling functions via the
1196 @code{ISO_C_BINDING} facility, or by GNU Fortran compiled library code
1197 being called from a multi-threaded program.
1199 The GNU Fortran runtime library, (@code{libgfortran}), supports being
1200 called concurrently from multiple threads with the following
1201 exceptions. 
1203 During library initialization, the C @code{getenv} function is used,
1204 which need not be thread-safe.  Similarly, the @code{getenv}
1205 function is used to implement the @code{GET_ENVIRONMENT_VARIABLE} and
1206 @code{GETENV} intrinsics.  It is the responsibility of the user to
1207 ensure that the environment is not being updated concurrently when any
1208 of these actions are taking place.
1210 The @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} and @code{SYSTEM} intrinsics are
1211 implemented with the @code{system} function, which need not be
1212 thread-safe.  It is the responsibility of the user to ensure that
1213 @code{system} is not called concurrently.
1215 Finally, for platforms not supporting thread-safe POSIX functions,
1216 further functionality might not be thread-safe.  For details, please
1217 consult the documentation for your operating system.
1220 @node Data consistency and durability
1221 @section Data consistency and durability
1222 @cindex consistency, durability
1224 This section contains a brief overview of data and metadata
1225 consistency and durability issues when doing I/O.
1227 With respect to durability, GNU Fortran makes no effort to ensure that
1228 data is committed to stable storage. If this is required, the GNU
1229 Fortran programmer can use the intrinsic @code{FNUM} to retrieve the
1230 low level file descriptor corresponding to an open Fortran unit. Then,
1231 using e.g. the @code{ISO_C_BINDING} feature, one can call the
1232 underlying system call to flush dirty data to stable storage, such as
1233 @code{fsync} on POSIX, @code{_commit} on MingW, or @code{fcntl(fd,
1234 F_FULLSYNC, 0)} on Mac OS X. The following example shows how to call
1235 fsync:
1237 @smallexample
1238   ! Declare the interface for POSIX fsync function
1239   interface
1240     function fsync (fd) bind(c,name="fsync")
1241     use iso_c_binding, only: c_int
1242       integer(c_int), value :: fd
1243       integer(c_int) :: fsync
1244     end function fsync
1245   end interface
1247   ! Variable declaration
1248   integer :: ret
1250   ! Opening unit 10
1251   open (10,file="foo")
1253   ! ...
1254   ! Perform I/O on unit 10
1255   ! ...
1257   ! Flush and sync
1258   flush(10)
1259   ret = fsync(fnum(10))
1261   ! Handle possible error
1262   if (ret /= 0) stop "Error calling FSYNC"
1263 @end smallexample
1265 With respect to consistency, for regular files GNU Fortran uses
1266 buffered I/O in order to improve performance. This buffer is flushed
1267 automatically when full and in some other situations, e.g. when
1268 closing a unit. It can also be explicitly flushed with the
1269 @code{FLUSH} statement. Also, the buffering can be turned off with the
1270 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL} and
1271 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} environment variables. Special
1272 files, such as terminals and pipes, are always unbuffered. Sometimes,
1273 however, further things may need to be done in order to allow other
1274 processes to see data that GNU Fortran has written, as follows.
1276 The Windows platform supports a relaxed metadata consistency model,
1277 where file metadata is written to the directory lazily. This means
1278 that, for instance, the @code{dir} command can show a stale size for a
1279 file. One can force a directory metadata update by closing the unit,
1280 or by calling @code{_commit} on the file descriptor. Note, though,
1281 that @code{_commit} will force all dirty data to stable storage, which
1282 is often a very slow operation.
1284 The Network File System (NFS) implements a relaxed consistency model
1285 called open-to-close consistency. Closing a file forces dirty data and
1286 metadata to be flushed to the server, and opening a file forces the
1287 client to contact the server in order to revalidate cached
1288 data. @code{fsync} will also force a flush of dirty data and metadata
1289 to the server. Similar to @code{open} and @code{close}, acquiring and
1290 releasing @code{fcntl} file locks, if the server supports them, will
1291 also force cache validation and flushing dirty data and metadata.
1294 @c ---------------------------------------------------------------------
1295 @c Extensions
1296 @c ---------------------------------------------------------------------
1298 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
1299 @c whenever that is written :-)
1301 @node Extensions
1302 @chapter Extensions
1303 @cindex extensions
1305 The two sections below detail the extensions to standard Fortran that are
1306 implemented in GNU Fortran, as well as some of the popular or
1307 historically important extensions that are not (or not yet) implemented.
1308 For the latter case, we explain the alternatives available to GNU Fortran
1309 users, including replacement by standard-conforming code or GNU
1310 extensions.
1312 @menu
1313 * Extensions implemented in GNU Fortran::
1314 * Extensions not implemented in GNU Fortran::
1315 @end menu
1318 @node Extensions implemented in GNU Fortran
1319 @section Extensions implemented in GNU Fortran
1320 @cindex extensions, implemented
1322 GNU Fortran implements a number of extensions over standard
1323 Fortran.  This chapter contains information on their syntax and
1324 meaning.  There are currently two categories of GNU Fortran
1325 extensions, those that provide functionality beyond that provided
1326 by any standard, and those that are supported by GNU Fortran
1327 purely for backward compatibility with legacy compilers.  By default,
1328 @option{-std=gnu} allows the compiler to accept both types of
1329 extensions, but to warn about the use of the latter.  Specifying
1330 either @option{-std=f95}, @option{-std=f2003} or @option{-std=f2008}
1331 disables both types of extensions, and @option{-std=legacy} allows both
1332 without warning.
1334 @menu
1335 * Old-style kind specifications::
1336 * Old-style variable initialization::
1337 * Extensions to namelist::
1338 * X format descriptor without count field::
1339 * Commas in FORMAT specifications::
1340 * Missing period in FORMAT specifications::
1341 * I/O item lists::
1342 * @code{Q} exponent-letter::
1343 * BOZ literal constants::
1344 * Real array indices::
1345 * Unary operators::
1346 * Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values::
1347 * Hollerith constants support::
1348 * Cray pointers::
1349 * CONVERT specifier::
1350 * OpenMP::
1351 * Argument list functions::
1352 @end menu
1354 @node Old-style kind specifications
1355 @subsection Old-style kind specifications
1356 @cindex kind, old-style
1358 GNU Fortran allows old-style kind specifications in declarations.  These
1359 look like:
1360 @smallexample
1361       TYPESPEC*size x,y,z
1362 @end smallexample
1363 @noindent
1364 where @code{TYPESPEC} is a basic type (@code{INTEGER}, @code{REAL},
1365 etc.), and where @code{size} is a byte count corresponding to the
1366 storage size of a valid kind for that type.  (For @code{COMPLEX}
1367 variables, @code{size} is the total size of the real and imaginary
1368 parts.)  The statement then declares @code{x}, @code{y} and @code{z} to
1369 be of type @code{TYPESPEC} with the appropriate kind.  This is
1370 equivalent to the standard-conforming declaration
1371 @smallexample
1372       TYPESPEC(k) x,y,z
1373 @end smallexample
1374 @noindent
1375 where @code{k} is the kind parameter suitable for the intended precision.  As
1376 kind parameters are implementation-dependent, use the @code{KIND},
1377 @code{SELECTED_INT_KIND} and @code{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics to retrieve
1378 the correct value, for instance @code{REAL*8 x} can be replaced by:
1379 @smallexample
1380 INTEGER, PARAMETER :: dbl = KIND(1.0d0)
1381 REAL(KIND=dbl) :: x
1382 @end smallexample
1384 @node Old-style variable initialization
1385 @subsection Old-style variable initialization
1387 GNU Fortran allows old-style initialization of variables of the
1388 form:
1389 @smallexample
1390       INTEGER i/1/,j/2/
1391       REAL x(2,2) /3*0.,1./
1392 @end smallexample
1393 The syntax for the initializers is as for the @code{DATA} statement, but
1394 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
1395 variable immediately preceding the initialization.  In other words,
1396 something like @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.  This style of
1397 initialization is only allowed in declarations without double colons
1398 (@code{::}); the double colons were introduced in Fortran 90, which also
1399 introduced a standard syntax for initializing variables in type
1400 declarations.
1402 Examples of standard-conforming code equivalent to the above example
1403 are:
1404 @smallexample
1405 ! Fortran 90
1406       INTEGER :: i = 1, j = 2
1407       REAL :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
1408 ! Fortran 77
1409       INTEGER i, j
1410       REAL x(2,2)
1411       DATA i/1/, j/2/, x/3*0.,1./
1412 @end smallexample
1414 Note that variables which are explicitly initialized in declarations
1415 or in @code{DATA} statements automatically acquire the @code{SAVE}
1416 attribute.
1418 @node Extensions to namelist
1419 @subsection Extensions to namelist
1420 @cindex Namelist
1422 GNU Fortran fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
1423 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
1424 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
1425 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
1426 namelist name.  Two extensions are permitted:
1428 Old-style use of @samp{$} instead of @samp{&}
1429 @smallexample
1430 $MYNML
1431  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
1432  CH(1:4) = "abcd"
1433 $END
1434 @end smallexample
1436 It should be noted that the default terminator is @samp{/} rather than
1437 @samp{&END}.
1439 Querying of the namelist when inputting from stdin.  After at least
1440 one space, entering @samp{?} sends to stdout the namelist name and the names of
1441 the variables in the namelist:
1442 @smallexample
1445 &mynml
1447  x%y
1448  ch
1449 &end
1450 @end smallexample
1452 Entering @samp{=?} outputs the namelist to stdout, as if
1453 @code{WRITE(*,NML = mynml)} had been called:
1454 @smallexample
1457 &MYNML
1458  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
1459  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
1460  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
1461  CH=abcd,  /
1462 @end smallexample
1464 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
1465 messages to stderr and execution continues, even if @code{IOSTAT} is set.
1467 @code{PRINT} namelist is permitted.  This causes an error if
1468 @option{-std=f95} is used.
1469 @smallexample
1470 PROGRAM test_print
1471   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
1472   NAMELIST /mynml/ x
1473   PRINT mynml
1474 END PROGRAM test_print
1475 @end smallexample
1477 Expanded namelist reads are permitted.  This causes an error if 
1478 @option{-std=f95} is used.  In the following example, the first element
1479 of the array will be given the value 0.00 and the two succeeding
1480 elements will be given the values 1.00 and 2.00.
1481 @smallexample
1482 &MYNML
1483   X(1,1) = 0.00 , 1.00 , 2.00
1485 @end smallexample
1487 @node X format descriptor without count field
1488 @subsection @code{X} format descriptor without count field
1490 To support legacy codes, GNU Fortran permits the count field of the
1491 @code{X} edit descriptor in @code{FORMAT} statements to be omitted.
1492 When omitted, the count is implicitly assumed to be one.
1494 @smallexample
1495        PRINT 10, 2, 3
1496 10     FORMAT (I1, X, I1)
1497 @end smallexample
1499 @node Commas in FORMAT specifications
1500 @subsection Commas in @code{FORMAT} specifications
1502 To support legacy codes, GNU Fortran allows the comma separator
1503 to be omitted immediately before and after character string edit
1504 descriptors in @code{FORMAT} statements.
1506 @smallexample
1507        PRINT 10, 2, 3
1508 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
1509 @end smallexample
1512 @node Missing period in FORMAT specifications
1513 @subsection Missing period in @code{FORMAT} specifications
1515 To support legacy codes, GNU Fortran allows missing periods in format
1516 specifications if and only if @option{-std=legacy} is given on the
1517 command line.  This is considered non-conforming code and is
1518 discouraged.
1520 @smallexample
1521        REAL :: value
1522        READ(*,10) value
1523 10     FORMAT ('F4')
1524 @end smallexample
1526 @node I/O item lists
1527 @subsection I/O item lists
1528 @cindex I/O item lists
1530 To support legacy codes, GNU Fortran allows the input item list
1531 of the @code{READ} statement, and the output item lists of the
1532 @code{WRITE} and @code{PRINT} statements, to start with a comma.
1534 @node @code{Q} exponent-letter
1535 @subsection @code{Q} exponent-letter
1536 @cindex @code{Q} exponent-letter
1538 GNU Fortran accepts real literal constants with an exponent-letter
1539 of @code{Q}, for example, @code{1.23Q45}.  The constant is interpreted
1540 as a @code{REAL(16)} entity on targets that support this type.  If
1541 the target does not support @code{REAL(16)} but has a @code{REAL(10)}
1542 type, then the real-literal-constant will be interpreted as a
1543 @code{REAL(10)} entity.  In the absence of @code{REAL(16)} and
1544 @code{REAL(10)}, an error will occur.
1546 @node BOZ literal constants
1547 @subsection BOZ literal constants
1548 @cindex BOZ literal constants
1550 Besides decimal constants, Fortran also supports binary (@code{b}),
1551 octal (@code{o}) and hexadecimal (@code{z}) integer constants.  The
1552 syntax is: @samp{prefix quote digits quote}, were the prefix is
1553 either @code{b}, @code{o} or @code{z}, quote is either @code{'} or
1554 @code{"} and the digits are for binary @code{0} or @code{1}, for
1555 octal between @code{0} and @code{7}, and for hexadecimal between
1556 @code{0} and @code{F}.  (Example: @code{b'01011101'}.)
1558 Up to Fortran 95, BOZ literals were only allowed to initialize
1559 integer variables in DATA statements.  Since Fortran 2003 BOZ literals
1560 are also allowed as argument of @code{REAL}, @code{DBLE}, @code{INT}
1561 and @code{CMPLX}; the result is the same as if the integer BOZ
1562 literal had been converted by @code{TRANSFER} to, respectively,
1563 @code{real}, @code{double precision}, @code{integer} or @code{complex}.
1564 As GNU Fortran extension the intrinsic procedures @code{FLOAT},
1565 @code{DFLOAT}, @code{COMPLEX} and @code{DCMPLX} are treated alike.
1567 As an extension, GNU Fortran allows hexadecimal BOZ literal constants to
1568 be specified using the @code{X} prefix, in addition to the standard
1569 @code{Z} prefix.  The BOZ literal can also be specified by adding a
1570 suffix to the string, for example, @code{Z'ABC'} and @code{'ABC'Z} are
1571 equivalent.
1573 Furthermore, GNU Fortran allows using BOZ literal constants outside
1574 DATA statements and the four intrinsic functions allowed by Fortran 2003.
1575 In DATA statements, in direct assignments, where the right-hand side
1576 only contains a BOZ literal constant, and for old-style initializers of
1577 the form @code{integer i /o'0173'/}, the constant is transferred
1578 as if @code{TRANSFER} had been used; for @code{COMPLEX} numbers, only
1579 the real part is initialized unless @code{CMPLX} is used.  In all other
1580 cases, the BOZ literal constant is converted to an @code{INTEGER} value with
1581 the largest decimal representation.  This value is then converted
1582 numerically to the type and kind of the variable in question.
1583 (For instance, @code{real :: r = b'0000001' + 1} initializes @code{r}
1584 with @code{2.0}.) As different compilers implement the extension
1585 differently, one should be careful when doing bitwise initialization
1586 of non-integer variables.
1588 Note that initializing an @code{INTEGER} variable with a statement such
1589 as @code{DATA i/Z'FFFFFFFF'/} will give an integer overflow error rather
1590 than the desired result of @math{-1} when @code{i} is a 32-bit integer
1591 on a system that supports 64-bit integers.  The @samp{-fno-range-check}
1592 option can be used as a workaround for legacy code that initializes
1593 integers in this manner.
1595 @node Real array indices
1596 @subsection Real array indices
1597 @cindex array, indices of type real
1599 As an extension, GNU Fortran allows the use of @code{REAL} expressions
1600 or variables as array indices.
1602 @node Unary operators
1603 @subsection Unary operators
1604 @cindex operators, unary
1606 As an extension, GNU Fortran allows unary plus and unary minus operators
1607 to appear as the second operand of binary arithmetic operators without
1608 the need for parenthesis.
1610 @smallexample
1611        X = Y * -Z
1612 @end smallexample
1614 @node Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values
1615 @subsection Implicitly convert @code{LOGICAL} and @code{INTEGER} values
1616 @cindex conversion, to integer
1617 @cindex conversion, to logical
1619 As an extension for backwards compatibility with other compilers, GNU
1620 Fortran allows the implicit conversion of @code{LOGICAL} values to
1621 @code{INTEGER} values and vice versa.  When converting from a
1622 @code{LOGICAL} to an @code{INTEGER}, @code{.FALSE.} is interpreted as
1623 zero, and @code{.TRUE.} is interpreted as one.  When converting from
1624 @code{INTEGER} to @code{LOGICAL}, the value zero is interpreted as
1625 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
1627 @smallexample
1628         LOGICAL :: l
1629         l = 1
1630 @end smallexample
1631 @smallexample
1632         INTEGER :: i
1633         i = .TRUE.
1634 @end smallexample
1636 However, there is no implicit conversion of @code{INTEGER} values in
1637 @code{if}-statements, nor of @code{LOGICAL} or @code{INTEGER} values
1638 in I/O operations.
1640 @node Hollerith constants support
1641 @subsection Hollerith constants support
1642 @cindex Hollerith constants
1644 GNU Fortran supports Hollerith constants in assignments, function
1645 arguments, and @code{DATA} and @code{ASSIGN} statements.  A Hollerith
1646 constant is written as a string of characters preceded by an integer
1647 constant indicating the character count, and the letter @code{H} or
1648 @code{h}, and stored in bytewise fashion in a numeric (@code{INTEGER},
1649 @code{REAL}, or @code{complex}) or @code{LOGICAL} variable.  The
1650 constant will be padded or truncated to fit the size of the variable in
1651 which it is stored.
1653 Examples of valid uses of Hollerith constants:
1654 @smallexample
1655       complex*16 x(2)
1656       data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
1657       x(1) = 16HABCDEFGHIJKLMNOP
1658       call foo (4h abc)
1659 @end smallexample
1661 Invalid Hollerith constants examples:
1662 @smallexample
1663       integer*4 a
1664       a = 8H12345678 ! Valid, but the Hollerith constant will be truncated.
1665       a = 0H         ! At least one character is needed.
1666 @end smallexample
1668 In general, Hollerith constants were used to provide a rudimentary
1669 facility for handling character strings in early Fortran compilers,
1670 prior to the introduction of @code{CHARACTER} variables in Fortran 77;
1671 in those cases, the standard-compliant equivalent is to convert the
1672 program to use proper character strings.  On occasion, there may be a
1673 case where the intent is specifically to initialize a numeric variable
1674 with a given byte sequence.  In these cases, the same result can be
1675 obtained by using the @code{TRANSFER} statement, as in this example.
1676 @smallexample
1677       INTEGER(KIND=4) :: a
1678       a = TRANSFER ("abcd", a)     ! equivalent to: a = 4Habcd
1679 @end smallexample
1682 @node Cray pointers
1683 @subsection Cray pointers
1684 @cindex pointer, Cray
1686 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
1687 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
1688 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
1689 "pointee" that is used to dereference the pointer.
1691 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
1692 @smallexample
1693         pointer ( <pointer> , <pointee> )
1694 @end smallexample
1696 @smallexample
1697         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
1698 @end smallexample
1699 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
1700 The pointee may be an array or scalar.  A pointee can be an assumed
1701 size array---that is, the last dimension may be left unspecified by
1702 using a @code{*} in place of a value---but a pointee cannot be an
1703 assumed shape array.  No space is allocated for the pointee.
1705 The pointee may have its type declared before or after the pointer
1706 statement, and its array specification (if any) may be declared
1707 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
1708 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
1709 machines have default integer sizes that are different than the size
1710 of a pointer, and so the following code is not portable:
1711 @smallexample
1712         integer ipt
1713         pointer (ipt, iarr)
1714 @end smallexample
1715 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
1716 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
1717 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
1718 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
1719 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
1720 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
1721 pointer.
1723 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
1724 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
1725 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
1726 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
1727 @smallexample
1728         real target(10)
1729         real pointee(10)
1730         pointer (ipt, pointee)
1731         ipt = loc (target)
1732         ipt = ipt + 1       
1733 @end smallexample
1734 The last statement does not set @code{ipt} to the address of
1735 @code{target(1)}, as it would in C pointer arithmetic.  Adding @code{1}
1736 to @code{ipt} just adds one byte to the address stored in @code{ipt}.
1738 Any expression involving the pointee will be translated to use the
1739 value stored in the pointer as the base address.
1741 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
1742 function @code{LOC()}.  The @code{LOC()} function is equivalent to the
1743 @code{&} operator in C, except the address is cast to an integer type:
1744 @smallexample
1745         real ar(10)
1746         pointer(ipt, arpte(10))
1747         real arpte
1748         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
1749         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
1750 @end smallexample
1751 The pointer can also be set by a call to the @code{MALLOC} intrinsic
1752 (see @ref{MALLOC}).
1754 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
1755 example:
1756 @smallexample
1757         integer target(10)
1758         integer iarr(10)
1759         pointer (ipt, iarr)
1760         ipt = loc(target)
1761 @end smallexample
1762 As long as @code{ipt} remains unchanged, @code{iarr} is now an alias for
1763 @code{target}.  The optimizer, however, will not detect this aliasing, so
1764 it is unsafe to use @code{iarr} and @code{target} simultaneously.  Using
1765 a pointee in any way that violates the Fortran aliasing rules or
1766 assumptions is illegal.  It is the user's responsibility to avoid doing
1767 this; the compiler works under the assumption that no such aliasing
1768 occurs.
1770 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e., when
1771 they are used to access a dynamically allocated block of memory), and
1772 also in any routine where a pointee is used, but any variable with which
1773 it shares storage is not used.  Code that violates these rules may not
1774 run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer; any code
1775 that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this is not
1776 unique to GNU Fortran; any Fortran compiler that supports Cray pointers
1777 will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
1779 There are a number of restrictions on the attributes that can be applied
1780 to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
1781 @code{ALLOCATABLE}, @code{INTENT}, @code{OPTIONAL}, @code{DUMMY},
1782 @code{TARGET}, @code{INTRINSIC}, or @code{POINTER} attributes.  Pointers
1783 may not have the @code{DIMENSION}, @code{POINTER}, @code{TARGET},
1784 @code{ALLOCATABLE}, @code{EXTERNAL}, or @code{INTRINSIC} attributes, nor
1785 may they be function results.  Pointees may not occur in more than one
1786 pointer statement.  A pointee cannot be a pointer.  Pointees cannot occur
1787 in equivalence, common, or data statements.
1789 A Cray pointer may also point to a function or a subroutine.  For
1790 example, the following excerpt is valid:
1791 @smallexample
1792   implicit none
1793   external sub
1794   pointer (subptr,subpte)
1795   external subpte
1796   subptr = loc(sub)
1797   call subpte()
1798   [...]
1799   subroutine sub
1800   [...]
1801   end subroutine sub
1802 @end smallexample
1804 A pointer may be modified during the course of a program, and this
1805 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1806 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1807 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1808 will not change the base address of the array that was passed.
1810 @node CONVERT specifier
1811 @subsection @code{CONVERT} specifier
1812 @cindex @code{CONVERT} specifier
1814 GNU Fortran allows the conversion of unformatted data between little-
1815 and big-endian representation to facilitate moving of data
1816 between different systems.  The conversion can be indicated with
1817 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1818 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1819 the data format via an environment variable.
1821 Valid values for @code{CONVERT} are:
1822 @itemize @w{}
1823 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1824 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1825 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1826 for unformatted files.
1827 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1828 unformatted files.
1829 @end itemize
1831 Using the option could look like this:
1832 @smallexample
1833   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1834        convert='big_endian')
1835 @end smallexample
1837 The value of the conversion can be queried by using
1838 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1839 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1841 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1842 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1843 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1844 ``extended double'' types on different architectures such as
1845 m68k and x86_64, which GNU Fortran
1846 supports as @code{REAL(KIND=10)} and @code{REAL(KIND=16)}, will
1847 probably not work.
1849 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1850 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1851 open statement}.  This is to give control over data formats to
1852 users who do not have the source code of their program available.
1854 Using anything but the native representation for unformatted data
1855 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1856 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1857 portable.
1859 @node OpenMP
1860 @subsection OpenMP
1861 @cindex OpenMP
1863 OpenMP (Open Multi-Processing) is an application programming
1864 interface (API) that supports multi-platform shared memory 
1865 multiprocessing programming in C/C++ and Fortran on many 
1866 architectures, including Unix and Microsoft Windows platforms.
1867 It consists of a set of compiler directives, library routines,
1868 and environment variables that influence run-time behavior.
1870 GNU Fortran strives to be compatible to the 
1871 @uref{http://www.openmp.org/mp-documents/spec31.pdf,
1872 OpenMP Application Program Interface v3.1}.
1874 To enable the processing of the OpenMP directive @code{!$omp} in
1875 free-form source code; the @code{c$omp}, @code{*$omp} and @code{!$omp}
1876 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation sentinels
1877 in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$} sentinels
1878 in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with the
1879 @option{-fopenmp}.  This also arranges for automatic linking of the
1880 GNU OpenMP runtime library @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU OpenMP
1881 runtime library}.
1883 The OpenMP Fortran runtime library routines are provided both in a
1884 form of a Fortran 90 module named @code{omp_lib} and in a form of
1885 a Fortran @code{include} file named @file{omp_lib.h}.
1887 An example of a parallelized loop taken from Appendix A.1 of
1888 the OpenMP Application Program Interface v2.5:
1889 @smallexample
1890 SUBROUTINE A1(N, A, B)
1891   INTEGER I, N
1892   REAL B(N), A(N)
1893 !$OMP PARALLEL DO !I is private by default
1894   DO I=2,N
1895     B(I) = (A(I) + A(I-1)) / 2.0
1896   ENDDO
1897 !$OMP END PARALLEL DO
1898 END SUBROUTINE A1
1899 @end smallexample
1901 Please note:
1902 @itemize
1903 @item
1904 @option{-fopenmp} implies @option{-frecursive}, i.e., all local arrays
1905 will be allocated on the stack.  When porting existing code to OpenMP,
1906 this may lead to surprising results, especially to segmentation faults
1907 if the stacksize is limited.
1909 @item
1910 On glibc-based systems, OpenMP enabled applications cannot be statically
1911 linked due to limitations of the underlying pthreads-implementation.  It
1912 might be possible to get a working solution if 
1913 @command{-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive} is added
1914 to the command line.  However, this is not supported by @command{gcc} and
1915 thus not recommended.
1916 @end itemize
1918 @node Argument list functions
1919 @subsection Argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} and @code{%LOC}
1920 @cindex argument list functions
1921 @cindex @code{%VAL}
1922 @cindex @code{%REF}
1923 @cindex @code{%LOC}
1925 GNU Fortran supports argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} 
1926 and @code{%LOC} statements, for backward compatibility with g77. 
1927 It is recommended that these should be used only for code that is 
1928 accessing facilities outside of GNU Fortran, such as operating system 
1929 or windowing facilities.  It is best to constrain such uses to isolated 
1930 portions of a program--portions that deal specifically and exclusively 
1931 with low-level, system-dependent facilities.  Such portions might well 
1932 provide a portable interface for use by the program as a whole, but are 
1933 themselves not portable, and should be thoroughly tested each time they 
1934 are rebuilt using a new compiler or version of a compiler.
1936 @code{%VAL} passes a scalar argument by value, @code{%REF} passes it by 
1937 reference and @code{%LOC} passes its memory location.  Since gfortran 
1938 already passes scalar arguments by reference, @code{%REF} is in effect 
1939 a do-nothing.  @code{%LOC} has the same effect as a Fortran pointer.
1941 An example of passing an argument by value to a C subroutine foo.:
1942 @smallexample
1944 C prototype      void foo_ (float x);
1946       external foo
1947       real*4 x
1948       x = 3.14159
1949       call foo (%VAL (x))
1950       end
1951 @end smallexample
1953 For details refer to the g77 manual
1954 @uref{http://gcc.gnu.org/@/onlinedocs/@/gcc-3.4.6/@/g77/@/index.html#Top}.
1956 Also, @code{c_by_val.f} and its partner @code{c_by_val.c} of the
1957 GNU Fortran testsuite are worth a look.
1960 @node Extensions not implemented in GNU Fortran
1961 @section Extensions not implemented in GNU Fortran
1962 @cindex extensions, not implemented
1964 The long history of the Fortran language, its wide use and broad
1965 userbase, the large number of different compiler vendors and the lack of
1966 some features crucial to users in the first standards have lead to the
1967 existence of a number of important extensions to the language.  While
1968 some of the most useful or popular extensions are supported by the GNU
1969 Fortran compiler, not all existing extensions are supported.  This section
1970 aims at listing these extensions and offering advice on how best make
1971 code that uses them running with the GNU Fortran compiler.
1973 @c More can be found here:
1974 @c   -- http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.6/g77/Missing-Features.html
1975 @c   -- the list of Fortran and libgfortran bugs closed as WONTFIX:
1976 @c      http://tinyurl.com/2u4h5y
1978 @menu
1979 * STRUCTURE and RECORD::
1980 @c * UNION and MAP::
1981 * ENCODE and DECODE statements::
1982 * Variable FORMAT expressions::
1983 @c * Q edit descriptor::
1984 @c * AUTOMATIC statement::
1985 @c * TYPE and ACCEPT I/O Statements::
1986 @c * .XOR. operator::
1987 @c * CARRIAGECONTROL, DEFAULTFILE, DISPOSE and RECORDTYPE I/O specifiers::
1988 @c * Omitted arguments in procedure call::
1989 * Alternate complex function syntax::
1990 @end menu
1993 @node STRUCTURE and RECORD
1994 @subsection @code{STRUCTURE} and @code{RECORD}
1995 @cindex @code{STRUCTURE}
1996 @cindex @code{RECORD}
1998 Record structures are a pre-Fortran-90 vendor extension to create
1999 user-defined aggregate data types.  GNU Fortran does not support
2000 record structures, only Fortran 90's ``derived types'', which have
2001 a different syntax.
2003 In many cases, record structures can easily be converted to derived types.
2004 To convert, replace @code{STRUCTURE /}@var{structure-name}@code{/}
2005 by @code{TYPE} @var{type-name}.  Additionally, replace
2006 @code{RECORD /}@var{structure-name}@code{/} by
2007 @code{TYPE(}@var{type-name}@code{)}. Finally, in the component access,
2008 replace the period (@code{.}) by the percent sign (@code{%}).
2010 Here is an example of code using the non portable record structure syntax:
2012 @example
2013 ! Declaring a structure named ``item'' and containing three fields:
2014 ! an integer ID, an description string and a floating-point price.
2015 STRUCTURE /item/
2016   INTEGER id
2017   CHARACTER(LEN=200) description
2018   REAL price
2019 END STRUCTURE
2021 ! Define two variables, an single record of type ``item''
2022 ! named ``pear'', and an array of items named ``store_catalog''
2023 RECORD /item/ pear, store_catalog(100)
2025 ! We can directly access the fields of both variables
2026 pear.id = 92316
2027 pear.description = "juicy D'Anjou pear"
2028 pear.price = 0.15
2029 store_catalog(7).id = 7831
2030 store_catalog(7).description = "milk bottle"
2031 store_catalog(7).price = 1.2
2033 ! We can also manipulate the whole structure
2034 store_catalog(12) = pear
2035 print *, store_catalog(12)
2036 @end example
2038 @noindent
2039 This code can easily be rewritten in the Fortran 90 syntax as following:
2041 @example
2042 ! ``STRUCTURE /name/ ... END STRUCTURE'' becomes
2043 ! ``TYPE name ... END TYPE''
2044 TYPE item
2045   INTEGER id
2046   CHARACTER(LEN=200) description
2047   REAL price
2048 END TYPE
2050 ! ``RECORD /name/ variable'' becomes ``TYPE(name) variable''
2051 TYPE(item) pear, store_catalog(100)
2053 ! Instead of using a dot (.) to access fields of a record, the
2054 ! standard syntax uses a percent sign (%)
2055 pear%id = 92316
2056 pear%description = "juicy D'Anjou pear"
2057 pear%price = 0.15
2058 store_catalog(7)%id = 7831
2059 store_catalog(7)%description = "milk bottle"
2060 store_catalog(7)%price = 1.2
2062 ! Assignments of a whole variable do not change
2063 store_catalog(12) = pear
2064 print *, store_catalog(12)
2065 @end example
2068 @c @node UNION and MAP
2069 @c @subsection @code{UNION} and @code{MAP}
2070 @c @cindex @code{UNION}
2071 @c @cindex @code{MAP}
2073 @c For help writing this one, see
2074 @c http://www.eng.umd.edu/~nsw/ench250/fortran1.htm#UNION and
2075 @c http://www.tacc.utexas.edu/services/userguides/pgi/pgiws_ug/pgi32u06.htm
2078 @node ENCODE and DECODE statements
2079 @subsection @code{ENCODE} and @code{DECODE} statements
2080 @cindex @code{ENCODE}
2081 @cindex @code{DECODE}
2083 GNU Fortran does not support the @code{ENCODE} and @code{DECODE}
2084 statements.  These statements are best replaced by @code{READ} and
2085 @code{WRITE} statements involving internal files (@code{CHARACTER}
2086 variables and arrays), which have been part of the Fortran standard since
2087 Fortran 77.  For example, replace a code fragment like
2089 @smallexample
2090       INTEGER*1 LINE(80)
2091       REAL A, B, C
2092 c     ... Code that sets LINE
2093       DECODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2094  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2095 @end smallexample
2097 @noindent
2098 with the following:
2100 @smallexample
2101       CHARACTER(LEN=80) LINE
2102       REAL A, B, C
2103 c     ... Code that sets LINE
2104       READ (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2105  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2106 @end smallexample
2108 Similarly, replace a code fragment like
2110 @smallexample
2111       INTEGER*1 LINE(80)
2112       REAL A, B, C
2113 c     ... Code that sets A, B and C
2114       ENCODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2115  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2116 @end smallexample
2118 @noindent
2119 with the following:
2121 @smallexample
2122       CHARACTER(LEN=80) LINE
2123       REAL A, B, C
2124 c     ... Code that sets A, B and C
2125       WRITE (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2126  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2127 @end smallexample
2130 @node Variable FORMAT expressions
2131 @subsection Variable @code{FORMAT} expressions
2132 @cindex @code{FORMAT}
2134 A variable @code{FORMAT} expression is format statement which includes
2135 angle brackets enclosing a Fortran expression: @code{FORMAT(I<N>)}.  GNU
2136 Fortran does not support this legacy extension.  The effect of variable
2137 format expressions can be reproduced by using the more powerful (and
2138 standard) combination of internal output and string formats.  For example,
2139 replace a code fragment like this:
2141 @smallexample
2142       WRITE(6,20) INT1
2143  20   FORMAT(I<N+1>)
2144 @end smallexample
2146 @noindent
2147 with the following:
2149 @smallexample
2150 c     Variable declaration
2151       CHARACTER(LEN=20) FMT
2152 c     
2153 c     Other code here...
2155       WRITE(FMT,'("(I", I0, ")")') N+1
2156       WRITE(6,FMT) INT1
2157 @end smallexample
2159 @noindent
2160 or with:
2162 @smallexample
2163 c     Variable declaration
2164       CHARACTER(LEN=20) FMT
2165 c     
2166 c     Other code here...
2168       WRITE(FMT,*) N+1
2169       WRITE(6,"(I" // ADJUSTL(FMT) // ")") INT1
2170 @end smallexample
2173 @node Alternate complex function syntax
2174 @subsection Alternate complex function syntax
2175 @cindex Complex function
2177 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2178 complex functions with the syntax @code{COMPLEX FUNCTION name*16()}, as
2179 well as @code{COMPLEX*16 FUNCTION name()}.  Both are non-standard, legacy
2180 extensions.  @command{gfortran} accepts the latter form, which is more
2181 common, but not the former.
2185 @c ---------------------------------------------------------------------
2186 @c Mixed-Language Programming
2187 @c ---------------------------------------------------------------------
2189 @node Mixed-Language Programming
2190 @chapter Mixed-Language Programming
2191 @cindex Interoperability
2192 @cindex Mixed-language programming
2194 @menu
2195 * Interoperability with C::
2196 * GNU Fortran Compiler Directives::
2197 * Non-Fortran Main Program::
2198 * Naming and argument-passing conventions::
2199 @end menu
2201 This chapter is about mixed-language interoperability, but also applies
2202 if one links Fortran code compiled by different compilers.  In most cases,
2203 use of the C Binding features of the Fortran 2003 standard is sufficient,
2204 and their use is highly recommended.
2207 @node Interoperability with C
2208 @section Interoperability with C
2210 @menu
2211 * Intrinsic Types::
2212 * Derived Types and struct::
2213 * Interoperable Global Variables::
2214 * Interoperable Subroutines and Functions::
2215 * Working with Pointers::
2216 * Further Interoperability of Fortran with C::
2217 @end menu
2219 Since Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004(E)) there is a
2220 standardized way to generate procedure and derived-type
2221 declarations and global variables which are interoperable with C
2222 (ISO/IEC 9899:1999).  The @code{bind(C)} attribute has been added
2223 to inform the compiler that a symbol shall be interoperable with C;
2224 also, some constraints are added.  Note, however, that not
2225 all C features have a Fortran equivalent or vice versa.  For instance,
2226 neither C's unsigned integers nor C's functions with variable number
2227 of arguments have an equivalent in Fortran.
2229 Note that array dimensions are reversely ordered in C and that arrays in
2230 C always start with index 0 while in Fortran they start by default with
2231 1.  Thus, an array declaration @code{A(n,m)} in Fortran matches
2232 @code{A[m][n]} in C and accessing the element @code{A(i,j)} matches
2233 @code{A[j-1][i-1]}.  The element following @code{A(i,j)} (C: @code{A[j-1][i-1]};
2234 assuming @math{i < n}) in memory is @code{A(i+1,j)} (C: @code{A[j-1][i]}).
2236 @node Intrinsic Types
2237 @subsection Intrinsic Types
2239 In order to ensure that exactly the same variable type and kind is used
2240 in C and Fortran, the named constants shall be used which are defined in the
2241 @code{ISO_C_BINDING} intrinsic module.  That module contains named constants
2242 for kind parameters and character named constants for the escape sequences
2243 in C.  For a list of the constants, see @ref{ISO_C_BINDING}.
2245 For logical types, please note that the Fortran standard only guarantees
2246 interoperability between C99's @code{_Bool} and Fortran's @code{C_Bool}-kind
2247 logicals and C99 defines that @code{true} has the value 1 and @code{false}
2248 the value 0.  Using any other integer value with GNU Fortran's @code{LOGICAL}
2249 (with any kind parameter) gives an undefined result.  (Passing other integer
2250 values than 0 and 1 to GCC's @code{_Bool} is also undefined, unless the
2251 integer is explicitly or implicitly casted to @code{_Bool}.)
2255 @node Derived Types and struct
2256 @subsection Derived Types and struct
2258 For compatibility of derived types with @code{struct}, one needs to use
2259 the @code{BIND(C)} attribute in the type declaration.  For instance, the
2260 following type declaration
2262 @smallexample
2263  USE ISO_C_BINDING
2264  TYPE, BIND(C) :: myType
2265    INTEGER(C_INT) :: i1, i2
2266    INTEGER(C_SIGNED_CHAR) :: i3
2267    REAL(C_DOUBLE) :: d1
2268    COMPLEX(C_FLOAT_COMPLEX) :: c1
2269    CHARACTER(KIND=C_CHAR) :: str(5)
2270  END TYPE
2271 @end smallexample
2273 matches the following @code{struct} declaration in C
2275 @smallexample
2276  struct @{
2277    int i1, i2;
2278    /* Note: "char" might be signed or unsigned.  */
2279    signed char i3;
2280    double d1;
2281    float _Complex c1;
2282    char str[5];
2283  @} myType;
2284 @end smallexample
2286 Derived types with the C binding attribute shall not have the @code{sequence}
2287 attribute, type parameters, the @code{extends} attribute, nor type-bound
2288 procedures.  Every component must be of interoperable type and kind and may not
2289 have the @code{pointer} or @code{allocatable} attribute.  The names of the
2290 components are irrelevant for interoperability.
2292 As there exist no direct Fortran equivalents, neither unions nor structs
2293 with bit field or variable-length array members are interoperable.
2295 @node Interoperable Global Variables
2296 @subsection Interoperable Global Variables
2298 Variables can be made accessible from C using the C binding attribute,
2299 optionally together with specifying a binding name.  Those variables
2300 have to be declared in the declaration part of a @code{MODULE},
2301 be of interoperable type, and have neither the @code{pointer} nor
2302 the @code{allocatable} attribute.
2304 @smallexample
2305   MODULE m
2306     USE myType_module
2307     USE ISO_C_BINDING
2308     integer(C_INT), bind(C, name="_MyProject_flags") :: global_flag
2309     type(myType), bind(C) :: tp
2310   END MODULE
2311 @end smallexample
2313 Here, @code{_MyProject_flags} is the case-sensitive name of the variable
2314 as seen from C programs while @code{global_flag} is the case-insensitive
2315 name as seen from Fortran.  If no binding name is specified, as for
2316 @var{tp}, the C binding name is the (lowercase) Fortran binding name.
2317 If a binding name is specified, only a single variable may be after the
2318 double colon.  Note of warning: You cannot use a global variable to
2319 access @var{errno} of the C library as the C standard allows it to be
2320 a macro.  Use the @code{IERRNO} intrinsic (GNU extension) instead.
2322 @node Interoperable Subroutines and Functions
2323 @subsection Interoperable Subroutines and Functions
2325 Subroutines and functions have to have the @code{BIND(C)} attribute to
2326 be compatible with C.  The dummy argument declaration is relatively
2327 straightforward.  However, one needs to be careful because C uses
2328 call-by-value by default while Fortran behaves usually similar to
2329 call-by-reference.  Furthermore, strings and pointers are handled
2330 differently.  Note that in Fortran 2003 and 2008 only explicit size
2331 and assumed-size arrays are supported but not assumed-shape or
2332 deferred-shape (i.e. allocatable or pointer) arrays.  However, those
2333 are allowed since the Technical Specification 29113, see
2334 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}
2336 To pass a variable by value, use the @code{VALUE} attribute.
2337 Thus, the following C prototype
2339 @smallexample
2340 @code{int func(int i, int *j)}
2341 @end smallexample
2343 matches the Fortran declaration
2345 @smallexample
2346   integer(c_int) function func(i,j)
2347     use iso_c_binding, only: c_int
2348     integer(c_int), VALUE :: i
2349     integer(c_int) :: j
2350 @end smallexample
2352 Note that pointer arguments also frequently need the @code{VALUE} attribute,
2353 see @ref{Working with Pointers}.
2355 Strings are handled quite differently in C and Fortran.  In C a string
2356 is a @code{NUL}-terminated array of characters while in Fortran each string
2357 has a length associated with it and is thus not terminated (by e.g.
2358 @code{NUL}).  For example, if one wants to use the following C function,
2360 @smallexample
2361   #include <stdio.h>
2362   void print_C(char *string) /* equivalent: char string[]  */
2363   @{
2364      printf("%s\n", string);
2365   @}
2366 @end smallexample
2368 to print ``Hello World'' from Fortran, one can call it using
2370 @smallexample
2371   use iso_c_binding, only: C_CHAR, C_NULL_CHAR
2372   interface
2373     subroutine print_c(string) bind(C, name="print_C")
2374       use iso_c_binding, only: c_char
2375       character(kind=c_char) :: string(*)
2376     end subroutine print_c
2377   end interface
2378   call print_c(C_CHAR_"Hello World"//C_NULL_CHAR)
2379 @end smallexample
2381 As the example shows, one needs to ensure that the
2382 string is @code{NUL} terminated.  Additionally, the dummy argument
2383 @var{string} of @code{print_C} is a length-one assumed-size
2384 array; using @code{character(len=*)} is not allowed.  The example
2385 above uses @code{c_char_"Hello World"} to ensure the string
2386 literal has the right type; typically the default character
2387 kind and @code{c_char} are the same and thus @code{"Hello World"}
2388 is equivalent.  However, the standard does not guarantee this.
2390 The use of strings is now further illustrated using the C library
2391 function @code{strncpy}, whose prototype is
2393 @smallexample
2394   char *strncpy(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
2395 @end smallexample
2397 The function @code{strncpy} copies at most @var{n} characters from
2398 string @var{s2} to @var{s1} and returns @var{s1}.  In the following
2399 example, we ignore the return value:
2401 @smallexample
2402   use iso_c_binding
2403   implicit none
2404   character(len=30) :: str,str2
2405   interface
2406     ! Ignore the return value of strncpy -> subroutine
2407     ! "restrict" is always assumed if we do not pass a pointer
2408     subroutine strncpy(dest, src, n) bind(C)
2409       import
2410       character(kind=c_char),  intent(out) :: dest(*)
2411       character(kind=c_char),  intent(in)  :: src(*)
2412       integer(c_size_t), value, intent(in) :: n
2413     end subroutine strncpy
2414   end interface
2415   str = repeat('X',30) ! Initialize whole string with 'X'
2416   call strncpy(str, c_char_"Hello World"//C_NULL_CHAR, &
2417                len(c_char_"Hello World",kind=c_size_t))
2418   print '(a)', str ! prints: "Hello WorldXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
2419   end
2420 @end smallexample
2422 The intrinsic procedures are described in @ref{Intrinsic Procedures}.
2424 @node Working with Pointers
2425 @subsection Working with Pointers
2427 C pointers are represented in Fortran via the special opaque derived type
2428 @code{type(c_ptr)} (with private components).  Thus one needs to
2429 use intrinsic conversion procedures to convert from or to C pointers.
2431 For some applications, using an assumed type (@code{TYPE(*)}) can be an
2432 alternative to a C pointer; see
2433 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
2435 For example,
2437 @smallexample
2438   use iso_c_binding
2439   type(c_ptr) :: cptr1, cptr2
2440   integer, target :: array(7), scalar
2441   integer, pointer :: pa(:), ps
2442   cptr1 = c_loc(array(1)) ! The programmer needs to ensure that the
2443                           ! array is contiguous if required by the C
2444                           ! procedure
2445   cptr2 = c_loc(scalar)
2446   call c_f_pointer(cptr2, ps)
2447   call c_f_pointer(cptr2, pa, shape=[7])
2448 @end smallexample
2450 When converting C to Fortran arrays, the one-dimensional @code{SHAPE} argument
2451 has to be passed.
2453 If a pointer is a dummy-argument of an interoperable procedure, it usually
2454 has to be declared using the @code{VALUE} attribute.  @code{void*}
2455 matches @code{TYPE(C_PTR), VALUE}, while @code{TYPE(C_PTR)} alone
2456 matches @code{void**}.
2458 Procedure pointers are handled analogously to pointers; the C type is
2459 @code{TYPE(C_FUNPTR)} and the intrinsic conversion procedures are
2460 @code{C_F_PROCPOINTER} and @code{C_FUNLOC}.
2462 Let us consider two examples of actually passing a procedure pointer from
2463 C to Fortran and vice versa.  Note that these examples are also very
2464 similar to passing ordinary pointers between both languages. First,
2465 consider this code in C:
2467 @smallexample
2468 /* Procedure implemented in Fortran.  */
2469 void get_values (void (*)(double));
2471 /* Call-back routine we want called from Fortran.  */
2472 void
2473 print_it (double x)
2475   printf ("Number is %f.\n", x);
2478 /* Call Fortran routine and pass call-back to it.  */
2479 void
2480 foobar ()
2482   get_values (&print_it);
2484 @end smallexample
2486 A matching implementation for @code{get_values} in Fortran, that correctly
2487 receives the procedure pointer from C and is able to call it, is given
2488 in the following @code{MODULE}:
2490 @smallexample
2491 MODULE m
2492   IMPLICIT NONE
2494   ! Define interface of call-back routine.
2495   ABSTRACT INTERFACE
2496     SUBROUTINE callback (x)
2497       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2498       REAL(KIND=C_DOUBLE), INTENT(IN), VALUE :: x
2499     END SUBROUTINE callback
2500   END INTERFACE
2502 CONTAINS
2504   ! Define C-bound procedure.
2505   SUBROUTINE get_values (cproc) BIND(C)
2506     USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2507     TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: cproc
2509     PROCEDURE(callback), POINTER :: proc
2511     ! Convert C to Fortran procedure pointer.
2512     CALL C_F_PROCPOINTER (cproc, proc)
2514     ! Call it.
2515     CALL proc (1.0_C_DOUBLE)
2516     CALL proc (-42.0_C_DOUBLE)
2517     CALL proc (18.12_C_DOUBLE)
2518   END SUBROUTINE get_values
2520 END MODULE m
2521 @end smallexample
2523 Next, we want to call a C routine that expects a procedure pointer argument
2524 and pass it a Fortran procedure (which clearly must be interoperable!).
2525 Again, the C function may be:
2527 @smallexample
2529 call_it (int (*func)(int), int arg)
2531   return func (arg);
2533 @end smallexample
2535 It can be used as in the following Fortran code:
2537 @smallexample
2538 MODULE m
2539   USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2540   IMPLICIT NONE
2542   ! Define interface of C function.
2543   INTERFACE
2544     INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION call_it (func, arg) BIND(C)
2545       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2546       TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: func
2547       INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2548     END FUNCTION call_it
2549   END INTERFACE
2551 CONTAINS
2553   ! Define procedure passed to C function.
2554   ! It must be interoperable!
2555   INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION double_it (arg) BIND(C)
2556     INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2557     double_it = arg + arg
2558   END FUNCTION double_it
2560   ! Call C function.
2561   SUBROUTINE foobar ()
2562     TYPE(C_FUNPTR) :: cproc
2563     INTEGER(KIND=C_INT) :: i
2565     ! Get C procedure pointer.
2566     cproc = C_FUNLOC (double_it)
2568     ! Use it.
2569     DO i = 1_C_INT, 10_C_INT
2570       PRINT *, call_it (cproc, i)
2571     END DO
2572   END SUBROUTINE foobar
2574 END MODULE m
2575 @end smallexample
2577 @node Further Interoperability of Fortran with C
2578 @subsection Further Interoperability of Fortran with C
2580 The Technical Specification ISO/IEC TS 29113:2012 on further
2581 interoperability of Fortran with C extends the interoperability support
2582 of Fortran 2003 and Fortran 2008. Besides removing some restrictions
2583 and constraints, it adds assumed-type (@code{TYPE(*)}) and assumed-rank
2584 (@code{dimension}) variables and allows for interoperability of
2585 assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays, including
2586 allocatables and pointers.
2588 Note: Currently, GNU Fortran does not support the array descriptor
2589 (dope vector) as specified in the Technical Specification, but uses
2590 an array descriptor with different fields. The Chasm Language
2591 Interoperability Tools, @url{http://chasm-interop.sourceforge.net/},
2592 provide an interface to GNU Fortran's array descriptor.
2594 The Technical Specification adds the following new features, which
2595 are supported by GNU Fortran:
2597 @itemize @bullet
2599 @item The @code{ASYNCHRONOUS} attribute has been clarified and
2600 extended to allow its use with asynchronous communication in
2601 user-provided libraries such as in implementations of the
2602 Message Passing Interface specification.
2604 @item Many constraints have been relaxed, in particular for
2605 the @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} intrinsics.
2607 @item The @code{OPTIONAL} attribute is now allowed for dummy
2608 arguments; an absent argument matches a @code{NULL} pointer.
2610 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}) have been added, which may
2611 only be used for dummy arguments.  They are unlimited polymorphic
2612 but contrary to @code{CLASS(*)} they do not contain any type
2613 information, similar to C's @code{void *} pointers.  Expressions
2614 of any type and kind can be passed; thus, it can be used as
2615 replacement for @code{TYPE(C_PTR)}, avoiding the use of
2616 @code{C_LOC} in the caller.
2618 Note, however, that @code{TYPE(*)} only accepts scalar arguments,
2619 unless the @code{DIMENSION} is explicitly specified.  As
2620 @code{DIMENSION(*)} only supports array (including array elements) but
2621 no scalars, it is not a full replacement for @code{C_LOC}.  On the
2622 other hand, assumed-type assumed-rank dummy arguments
2623 (@code{TYPE(*), DIMENSION(..)}) allow for both scalars and arrays, but
2624 require special code on the callee side to handle the array descriptor.
2626 @item Assumed-rank arrays (@code{DIMENSION(..)}) as dummy argument
2627 allow that scalars and arrays of any rank can be passed as actual
2628 argument. As the Technical Specification does not provide for direct
2629 means to operate with them, they have to be used either from the C side
2630 or be converted using @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} to scalars
2631 or arrays of a specific rank. The rank can be determined using the
2632 @code{RANK} intrinisic.
2633 @end itemize
2636 Currently unimplemented:
2638 @itemize @bullet
2640 @item GNU Fortran always uses an array descriptor, which does not
2641 match the one of the Technical Specification. The
2642 @code{ISO_Fortran_binding.h} header file and the C functions it
2643 specifies are not available.
2645 @item Using assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays in
2646 @code{BIND(C)} procedures is not fully supported. In particular,
2647 C interoperable strings of other length than one are not supported
2648 as this requires the new array descriptor.
2649 @end itemize
2652 @node GNU Fortran Compiler Directives
2653 @section GNU Fortran Compiler Directives
2655 The Fortran standard describes how a conforming program shall
2656 behave; however, the exact implementation is not standardized.  In order
2657 to allow the user to choose specific implementation details, compiler
2658 directives can be used to set attributes of variables and procedures
2659 which are not part of the standard.  Whether a given attribute is
2660 supported and its exact effects depend on both the operating system and
2661 on the processor; see
2662 @ref{Top,,C Extensions,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}
2663 for details.
2665 For procedures and procedure pointers, the following attributes can
2666 be used to change the calling convention:
2668 @itemize
2669 @item @code{CDECL} -- standard C calling convention
2670 @item @code{STDCALL} -- convention where the called procedure pops the stack
2671 @item @code{FASTCALL} -- part of the arguments are passed via registers
2672 instead using the stack
2673 @end itemize
2675 Besides changing the calling convention, the attributes also influence
2676 the decoration of the symbol name, e.g., by a leading underscore or by
2677 a trailing at-sign followed by the number of bytes on the stack.  When
2678 assigning a procedure to a procedure pointer, both should use the same
2679 calling convention.
2681 On some systems, procedures and global variables (module variables and
2682 @code{COMMON} blocks) need special handling to be accessible when they
2683 are in a shared library.  The following attributes are available:
2685 @itemize
2686 @item @code{DLLEXPORT} -- provide a global pointer to a pointer in the DLL
2687 @item @code{DLLIMPORT} -- reference the function or variable using a global pointer 
2688 @end itemize
2690 For dummy arguments, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute can be used; in
2691 other compilers, it is also known as @code{IGNORE_TKR}.  For dummy arguments
2692 with this attribute actual arguments of any type and kind (similar to
2693 @code{TYPE(*)}), scalars and arrays of any rank (no equivalent
2694 in Fortran standard) are accepted.  As with @code{TYPE(*)}, the argument
2695 is unlimited polymorphic and no type information is available.
2696 Additionally, the argument may only be passed to dummy arguments
2697 with the @code{NO_ARG_CHECK} attribute and as argument to the
2698 @code{PRESENT} intrinsic function and to @code{C_LOC} of the
2699 @code{ISO_C_BINDING} module.
2701 Variables with @code{NO_ARG_CHECK} attribute shall be of assumed-type
2702 (@code{TYPE(*)}; recommended) or of type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL},
2703 @code{REAL} or @code{COMPLEX}. They shall not have the @code{ALLOCATE},
2704 @code{CODIMENSION}, @code{INTENT(OUT)}, @code{POINTER} or @code{VALUE}
2705 attribute; furthermore, they shall be either scalar or of assumed-size
2706 (@code{dimension(*)}). As @code{TYPE(*)}, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute
2707 requires an explicit interface.
2709 @itemize
2710 @item @code{NO_ARG_CHECK} -- disable the type, kind and rank checking
2711 @end itemize
2714 The attributes are specified using the syntax
2716 @code{!GCC$ ATTRIBUTES} @var{attribute-list} @code{::} @var{variable-list}
2718 where in free-form source code only whitespace is allowed before @code{!GCC$}
2719 and in fixed-form source code @code{!GCC$}, @code{cGCC$} or @code{*GCC$} shall
2720 start in the first column.
2722 For procedures, the compiler directives shall be placed into the body
2723 of the procedure; for variables and procedure pointers, they shall be in
2724 the same declaration part as the variable or procedure pointer.
2728 @node Non-Fortran Main Program
2729 @section Non-Fortran Main Program
2731 @menu
2732 * _gfortran_set_args:: Save command-line arguments
2733 * _gfortran_set_options:: Set library option flags
2734 * _gfortran_set_convert:: Set endian conversion
2735 * _gfortran_set_record_marker:: Set length of record markers
2736 * _gfortran_set_fpe:: Set when a Floating Point Exception should be raised
2737 * _gfortran_set_max_subrecord_length:: Set subrecord length
2738 @end menu
2740 Even if you are doing mixed-language programming, it is very
2741 likely that you do not need to know or use the information in this
2742 section.  Since it is about the internal structure of GNU Fortran,
2743 it may also change in GCC minor releases.
2745 When you compile a @code{PROGRAM} with GNU Fortran, a function
2746 with the name @code{main} (in the symbol table of the object file)
2747 is generated, which initializes the libgfortran library and then
2748 calls the actual program which uses the name @code{MAIN__}, for
2749 historic reasons.  If you link GNU Fortran compiled procedures
2750 to, e.g., a C or C++ program or to a Fortran program compiled by
2751 a different compiler, the libgfortran library is not initialized
2752 and thus a few intrinsic procedures do not work properly, e.g.
2753 those for obtaining the command-line arguments.
2755 Therefore, if your @code{PROGRAM} is not compiled with
2756 GNU Fortran and the GNU Fortran compiled procedures require
2757 intrinsics relying on the library initialization, you need to
2758 initialize the library yourself.  Using the default options,
2759 gfortran calls @code{_gfortran_set_args} and
2760 @code{_gfortran_set_options}.  The initialization of the former
2761 is needed if the called procedures access the command line
2762 (and for backtracing); the latter sets some flags based on the
2763 standard chosen or to enable backtracing.  In typical programs,
2764 it is not necessary to call any initialization function.
2766 If your @code{PROGRAM} is compiled with GNU Fortran, you shall
2767 not call any of the following functions.  The libgfortran
2768 initialization functions are shown in C syntax but using C
2769 bindings they are also accessible from Fortran.
2772 @node _gfortran_set_args
2773 @subsection @code{_gfortran_set_args} --- Save command-line arguments
2774 @fnindex _gfortran_set_args
2775 @cindex libgfortran initialization, set_args
2777 @table @asis
2778 @item @emph{Description}:
2779 @code{_gfortran_set_args} saves the command-line arguments; this
2780 initialization is required if any of the command-line intrinsics
2781 is called.  Additionally, it shall be called if backtracing is
2782 enabled (see @code{_gfortran_set_options}).
2784 @item @emph{Syntax}:
2785 @code{void _gfortran_set_args (int argc, char *argv[])}
2787 @item @emph{Arguments}:
2788 @multitable @columnfractions .15 .70
2789 @item @var{argc} @tab number of command line argument strings
2790 @item @var{argv} @tab the command-line argument strings; argv[0]
2791 is the pathname of the executable itself.
2792 @end multitable
2794 @item @emph{Example}:
2795 @smallexample
2796 int main (int argc, char *argv[])
2798   /* Initialize libgfortran.  */
2799   _gfortran_set_args (argc, argv);
2800   return 0;
2802 @end smallexample
2803 @end table
2806 @node _gfortran_set_options
2807 @subsection @code{_gfortran_set_options} --- Set library option flags
2808 @fnindex _gfortran_set_options
2809 @cindex libgfortran initialization, set_options
2811 @table @asis
2812 @item @emph{Description}:
2813 @code{_gfortran_set_options} sets several flags related to the Fortran
2814 standard to be used, whether backtracing should be enabled
2815 and whether range checks should be performed.  The syntax allows for
2816 upward compatibility since the number of passed flags is specified; for
2817 non-passed flags, the default value is used.  See also
2818 @pxref{Code Gen Options}.  Please note that not all flags are actually
2819 used.
2821 @item @emph{Syntax}:
2822 @code{void _gfortran_set_options (int num, int options[])}
2824 @item @emph{Arguments}:
2825 @multitable @columnfractions .15 .70
2826 @item @var{num} @tab number of options passed
2827 @item @var{argv} @tab The list of flag values
2828 @end multitable
2830 @item @emph{option flag list}:
2831 @multitable @columnfractions .15 .70
2832 @item @var{option}[0] @tab Allowed standard; can give run-time errors
2833 if e.g. an input-output edit descriptor is invalid in a given standard.
2834 Possible values are (bitwise or-ed) @code{GFC_STD_F77} (1),
2835 @code{GFC_STD_F95_OBS} (2), @code{GFC_STD_F95_DEL} (4), @code{GFC_STD_F95}
2836 (8), @code{GFC_STD_F2003} (16), @code{GFC_STD_GNU} (32),
2837 @code{GFC_STD_LEGACY} (64), @code{GFC_STD_F2008} (128), 
2838 @code{GFC_STD_F2008_OBS} (256) and GFC_STD_F2008_TS (512). Default:
2839 @code{GFC_STD_F95_OBS | GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_F95 | GFC_STD_F2003
2840 | GFC_STD_F2008 | GFC_STD_F2008_TS | GFC_STD_F2008_OBS | GFC_STD_F77
2841 | GFC_STD_GNU | GFC_STD_LEGACY}.
2842 @item @var{option}[1] @tab Standard-warning flag; prints a warning to
2843 standard error.  Default: @code{GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_LEGACY}.
2844 @item @var{option}[2] @tab If non zero, enable pedantic checking.
2845 Default: off.
2846 @item @var{option}[3] @tab Unused.
2847 @item @var{option}[4] @tab If non zero, enable backtracing on run-time
2848 errors.  Default: off. (Default in the compiler: on.)
2849 Note: Installs a signal handler and requires command-line
2850 initialization using @code{_gfortran_set_args}.
2851 @item @var{option}[5] @tab If non zero, supports signed zeros.
2852 Default: enabled.
2853 @item @var{option}[6] @tab Enables run-time checking.  Possible values
2854 are (bitwise or-ed): GFC_RTCHECK_BOUNDS (1), GFC_RTCHECK_ARRAY_TEMPS (2),
2855 GFC_RTCHECK_RECURSION (4), GFC_RTCHECK_DO (16), GFC_RTCHECK_POINTER (32).
2856 Default: disabled.
2857 @item @var{option}[7] @tab Unused.
2858 @item @var{option}[8] @tab Show a warning when invoking @code{STOP} and
2859 @code{ERROR STOP} if a floating-point exception occurred. Possible values
2860 are (bitwise or-ed) @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2861 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2862 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), @code{GFC_FPE_INEXACT} (32). Default: None (0).
2863 (Default in the compiler: @code{GFC_FPE_INVALID | GFC_FPE_DENORMAL |
2864 GFC_FPE_ZERO | GFC_FPE_OVERFLOW | GFC_FPE_UNDERFLOW}.)
2865 @end multitable
2867 @item @emph{Example}:
2868 @smallexample
2869   /* Use gfortran 4.9 default options.  */
2870   static int options[] = @{68, 511, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 31@};
2871   _gfortran_set_options (9, &options);
2872 @end smallexample
2873 @end table
2876 @node _gfortran_set_convert
2877 @subsection @code{_gfortran_set_convert} --- Set endian conversion
2878 @fnindex _gfortran_set_convert
2879 @cindex libgfortran initialization, set_convert
2881 @table @asis
2882 @item @emph{Description}:
2883 @code{_gfortran_set_convert} set the representation of data for
2884 unformatted files.
2886 @item @emph{Syntax}:
2887 @code{void _gfortran_set_convert (int conv)}
2889 @item @emph{Arguments}:
2890 @multitable @columnfractions .15 .70
2891 @item @var{conv} @tab Endian conversion, possible values:
2892 GFC_CONVERT_NATIVE (0, default), GFC_CONVERT_SWAP (1),
2893 GFC_CONVERT_BIG (2), GFC_CONVERT_LITTLE (3).
2894 @end multitable
2896 @item @emph{Example}:
2897 @smallexample
2898 int main (int argc, char *argv[])
2900   /* Initialize libgfortran.  */
2901   _gfortran_set_args (argc, argv);
2902   _gfortran_set_convert (1);
2903   return 0;
2905 @end smallexample
2906 @end table
2909 @node _gfortran_set_record_marker
2910 @subsection @code{_gfortran_set_record_marker} --- Set length of record markers
2911 @fnindex _gfortran_set_record_marker
2912 @cindex libgfortran initialization, set_record_marker
2914 @table @asis
2915 @item @emph{Description}:
2916 @code{_gfortran_set_record_marker} sets the length of record markers
2917 for unformatted files.
2919 @item @emph{Syntax}:
2920 @code{void _gfortran_set_record_marker (int val)}
2922 @item @emph{Arguments}:
2923 @multitable @columnfractions .15 .70
2924 @item @var{val} @tab Length of the record marker; valid values
2925 are 4 and 8.  Default is 4.
2926 @end multitable
2928 @item @emph{Example}:
2929 @smallexample
2930 int main (int argc, char *argv[])
2932   /* Initialize libgfortran.  */
2933   _gfortran_set_args (argc, argv);
2934   _gfortran_set_record_marker (8);
2935   return 0;
2937 @end smallexample
2938 @end table
2941 @node _gfortran_set_fpe
2942 @subsection @code{_gfortran_set_fpe} --- Enable floating point exception traps
2943 @fnindex _gfortran_set_fpe
2944 @cindex libgfortran initialization, set_fpe
2946 @table @asis
2947 @item @emph{Description}:
2948 @code{_gfortran_set_fpe} enables floating point exception traps for
2949 the specified exceptions.  On most systems, this will result in a
2950 SIGFPE signal being sent and the program being aborted.
2952 @item @emph{Syntax}:
2953 @code{void _gfortran_set_fpe (int val)}
2955 @item @emph{Arguments}:
2956 @multitable @columnfractions .15 .70
2957 @item @var{option}[0] @tab IEEE exceptions.  Possible values are
2958 (bitwise or-ed) zero (0, default) no trapping,
2959 @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2960 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2961 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), and @code{GFC_FPE_INEXACT} (32).
2962 @end multitable
2964 @item @emph{Example}:
2965 @smallexample
2966 int main (int argc, char *argv[])
2968   /* Initialize libgfortran.  */
2969   _gfortran_set_args (argc, argv);
2970   /* FPE for invalid operations such as SQRT(-1.0).  */
2971   _gfortran_set_fpe (1);
2972   return 0;
2974 @end smallexample
2975 @end table
2978 @node _gfortran_set_max_subrecord_length
2979 @subsection @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} --- Set subrecord length
2980 @fnindex _gfortran_set_max_subrecord_length
2981 @cindex libgfortran initialization, set_max_subrecord_length
2983 @table @asis
2984 @item @emph{Description}:
2985 @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} set the maximum length
2986 for a subrecord.  This option only makes sense for testing and
2987 debugging of unformatted I/O.
2989 @item @emph{Syntax}:
2990 @code{void _gfortran_set_max_subrecord_length (int val)}
2992 @item @emph{Arguments}:
2993 @multitable @columnfractions .15 .70
2994 @item @var{val} @tab the maximum length for a subrecord;
2995 the maximum permitted value is 2147483639, which is also
2996 the default.
2997 @end multitable
2999 @item @emph{Example}:
3000 @smallexample
3001 int main (int argc, char *argv[])
3003   /* Initialize libgfortran.  */
3004   _gfortran_set_args (argc, argv);
3005   _gfortran_set_max_subrecord_length (8);
3006   return 0;
3008 @end smallexample
3009 @end table
3012 @node Naming and argument-passing conventions
3013 @section Naming and argument-passing conventions
3015 This section gives an overview about the naming convention of procedures
3016 and global variables and about the argument passing conventions used by
3017 GNU Fortran.  If a C binding has been specified, the naming convention
3018 and some of the argument-passing conventions change.  If possible,
3019 mixed-language and mixed-compiler projects should use the better defined
3020 C binding for interoperability.  See @pxref{Interoperability with C}.
3022 @menu
3023 * Naming conventions::
3024 * Argument passing conventions::
3025 @end menu
3028 @node Naming conventions
3029 @subsection Naming conventions
3031 According the Fortran standard, valid Fortran names consist of a letter
3032 between @code{A} to @code{Z}, @code{a} to @code{z}, digits @code{0},
3033 @code{1} to @code{9} and underscores (@code{_}) with the restriction
3034 that names may only start with a letter.  As vendor extension, the
3035 dollar sign (@code{$}) is additionally permitted with the option
3036 @option{-fdollar-ok}, but not as first character and only if the
3037 target system supports it.
3039 By default, the procedure name is the lower-cased Fortran name with an
3040 appended underscore (@code{_}); using @option{-fno-underscoring} no
3041 underscore is appended while @code{-fsecond-underscore} appends two
3042 underscores.  Depending on the target system and the calling convention,
3043 the procedure might be additionally dressed; for instance, on 32bit
3044 Windows with @code{stdcall}, an at-sign @code{@@} followed by an integer
3045 number is appended.  For the changing the calling convention, see
3046 @pxref{GNU Fortran Compiler Directives}.
3048 For common blocks, the same convention is used, i.e. by default an
3049 underscore is appended to the lower-cased Fortran name.  Blank commons
3050 have the name @code{__BLNK__}.
3052 For procedures and variables declared in the specification space of a
3053 module, the name is formed by @code{__}, followed by the lower-cased
3054 module name, @code{_MOD_}, and the lower-cased Fortran name.  Note that
3055 no underscore is appended.
3058 @node Argument passing conventions
3059 @subsection Argument passing conventions
3061 Subroutines do not return a value (matching C99's @code{void}) while
3062 functions either return a value as specified in the platform ABI or
3063 the result variable is passed as hidden argument to the function and
3064 no result is returned.  A hidden result variable is used when the
3065 result variable is an array or of type @code{CHARACTER}.
3067 Arguments are passed according to the platform ABI. In particular,
3068 complex arguments might not be compatible to a struct with two real
3069 components for the real and imaginary part. The argument passing
3070 matches the one of C99's @code{_Complex}.  Functions with scalar
3071 complex result variables return their value and do not use a
3072 by-reference argument.  Note that with the @option{-ff2c} option,
3073 the argument passing is modified and no longer completely matches
3074 the platform ABI.  Some other Fortran compilers use @code{f2c}
3075 semantic by default; this might cause problems with
3076 interoperablility. 
3078 GNU Fortran passes most arguments by reference, i.e. by passing a
3079 pointer to the data.  Note that the compiler might use a temporary
3080 variable into which the actual argument has been copied, if required
3081 semantically (copy-in/copy-out).
3083 For arguments with @code{ALLOCATABLE} and @code{POINTER}
3084 attribute (including procedure pointers), a pointer to the pointer
3085 is passed such that the pointer address can be modified in the
3086 procedure.
3088 For dummy arguments with the @code{VALUE} attribute: Scalar arguments
3089 of the type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and
3090 @code{COMPLEX} are passed by value according to the platform ABI.
3091 (As vendor extension and not recommended, using @code{%VAL()} in the
3092 call to a procedure has the same effect.) For @code{TYPE(C_PTR)} and
3093 procedure pointers, the pointer itself is passed such that it can be
3094 modified without affecting the caller.
3095 @c FIXME: Document how VALUE is handled for CHARACTER, TYPE,
3096 @c CLASS and arrays, i.e. whether the copy-in is done in the caller
3097 @c or in the callee.
3099 For Boolean (@code{LOGICAL}) arguments, please note that GCC expects
3100 only the integer value 0 and 1.  If a GNU Fortran @code{LOGICAL}
3101 variable contains another integer value, the result is undefined.
3102 As some other Fortran compilers use @math{-1} for @code{.TRUE.},
3103 extra care has to be taken -- such as passing the value as
3104 @code{INTEGER}.  (The same value restriction also applies to other
3105 front ends of GCC, e.g. to GCC's C99 compiler for @code{_Bool}
3106 or GCC's Ada compiler for @code{Boolean}.)
3108 For arguments of @code{CHARACTER} type, the character length is passed
3109 as hidden argument.  For deferred-length strings, the value is passed
3110 by reference, otherwise by value.  The character length has the type
3111 @code{INTEGER(kind=4)}.  Note with C binding, @code{CHARACTER(len=1)}
3112 result variables are returned according to the platform ABI and no
3113 hidden length argument is used for dummy arguments; with @code{VALUE},
3114 those variables are passed by value.
3116 For @code{OPTIONAL} dummy arguments, an absent argument is denoted
3117 by a NULL pointer, except for scalar dummy arguments of type
3118 @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and @code{COMPLEX}
3119 which have the @code{VALUE} attribute.  For those, a hidden Boolean
3120 argument (@code{logical(kind=C_bool),value}) is used to indicate
3121 whether the argument is present.
3123 Arguments which are assumed-shape, assumed-rank or deferred-rank
3124 arrays or, with @option{-fcoarray=lib}, allocatable scalar coarrays use
3125 an array descriptor.  All other arrays pass the address of the
3126 first element of the array.  With @option{-fcoarray=lib}, the token
3127 and the offset belonging to nonallocatable coarrays dummy arguments
3128 are passed as hidden argument along the character length hidden
3129 arguments.  The token is an oparque pointer identifying the coarray
3130 and the offset is a passed-by-value integer of kind @code{C_PTRDIFF_T},
3131 denoting the byte offset between the base address of the coarray and
3132 the passed scalar or first element of the passed array.
3134 The arguments are passed in the following order
3135 @itemize @bullet
3136 @item Result variable, when the function result is passed by reference
3137 @item Character length of the function result, if it is a of type
3138 @code{CHARACTER} and no C binding is used
3139 @item The arguments in the order in which they appear in the Fortran
3140 declaration
3141 @item The the present status for optional arguments with value attribute,
3142 which are internally passed by value
3143 @item The character length and/or coarray token and offset for the first
3144 argument which is a @code{CHARACTER} or a nonallocatable coarray dummy
3145 argument, followed by the hidden arguments of the next dummy argument
3146 of such a type
3147 @end itemize
3151 @c Intrinsic Procedures
3152 @c ---------------------------------------------------------------------
3154 @include intrinsic.texi
3157 @tex
3158 \blankpart
3159 @end tex
3161 @c ---------------------------------------------------------------------
3162 @c Contributing
3163 @c ---------------------------------------------------------------------
3165 @node Contributing
3166 @unnumbered Contributing
3167 @cindex Contributing
3169 Free software is only possible if people contribute to efforts
3170 to create it.
3171 We're always in need of more people helping out with ideas
3172 and comments, writing documentation and contributing code.
3174 If you want to contribute to GNU Fortran,
3175 have a look at the long lists of projects you can take on.
3176 Some of these projects are small,
3177 some of them are large;
3178 some are completely orthogonal to the rest of what is
3179 happening on GNU Fortran,
3180 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
3181 All of these projects are important!
3182 We will eventually get around to the things here,
3183 but they are also things doable by someone who is willing and able.
3185 @menu
3186 * Contributors::
3187 * Projects::
3188 * Proposed Extensions::
3189 @end menu
3192 @node Contributors
3193 @section Contributors to GNU Fortran
3194 @cindex Contributors
3195 @cindex Credits
3196 @cindex Authors
3198 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
3199 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
3200 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
3202 The following individuals have contributed code and/or
3203 ideas and significant help to the GNU Fortran project
3204 (in alphabetical order):
3206 @itemize @minus
3207 @item Janne Blomqvist
3208 @item Steven Bosscher
3209 @item Paul Brook
3210 @item Tobias Burnus
3211 @item Fran@,{c}ois-Xavier Coudert
3212 @item Bud Davis
3213 @item Jerry DeLisle
3214 @item Erik Edelmann
3215 @item Bernhard Fischer
3216 @item Daniel Franke
3217 @item Richard Guenther
3218 @item Richard Henderson
3219 @item Katherine Holcomb
3220 @item Jakub Jelinek
3221 @item Niels Kristian Bech Jensen
3222 @item Steven Johnson
3223 @item Steven G. Kargl
3224 @item Thomas Koenig
3225 @item Asher Langton
3226 @item H. J. Lu
3227 @item Toon Moene
3228 @item Brooks Moses
3229 @item Andrew Pinski
3230 @item Tim Prince
3231 @item Christopher D. Rickett
3232 @item Richard Sandiford
3233 @item Tobias Schl@"uter
3234 @item Roger Sayle
3235 @item Paul Thomas
3236 @item Andy Vaught
3237 @item Feng Wang
3238 @item Janus Weil
3239 @item Daniel Kraft
3240 @end itemize
3242 The following people have contributed bug reports,
3243 smaller or larger patches,
3244 and much needed feedback and encouragement for the
3245 GNU Fortran project: 
3247 @itemize @minus
3248 @item Bill Clodius
3249 @item Dominique d'Humi@`eres
3250 @item Kate Hedstrom
3251 @item Erik Schnetter
3252 @item Joost VandeVondele
3253 @end itemize
3255 Many other individuals have helped debug,
3256 test and improve the GNU Fortran compiler over the past few years,
3257 and we welcome you to do the same!
3258 If you already have done so,
3259 and you would like to see your name listed in the
3260 list above, please contact us.
3263 @node Projects
3264 @section Projects
3266 @table @emph
3268 @item Help build the test suite
3269 Solicit more code for donation to the test suite: the more extensive the
3270 testsuite, the smaller the risk of breaking things in the future! We can
3271 keep code private on request.
3273 @item Bug hunting/squishing
3274 Find bugs and write more test cases! Test cases are especially very
3275 welcome, because it allows us to concentrate on fixing bugs instead of
3276 isolating them.  Going through the bugzilla database at
3277 @url{http://gcc.gnu.org/@/bugzilla/} to reduce testcases posted there and
3278 add more information (for example, for which version does the testcase
3279 work, for which versions does it fail?) is also very helpful.
3281 @end table
3284 @node Proposed Extensions
3285 @section Proposed Extensions
3287 Here's a list of proposed extensions for the GNU Fortran compiler, in no particular
3288 order.  Most of these are necessary to be fully compatible with
3289 existing Fortran compilers, but they are not part of the official
3290 J3 Fortran 95 standard.
3292 @subsection Compiler extensions: 
3293 @itemize @bullet
3294 @item
3295 User-specified alignment rules for structures.
3297 @item
3298 Automatically extend single precision constants to double.
3300 @item
3301 Compile code that conserves memory by dynamically allocating common and
3302 module storage either on stack or heap.
3304 @item
3305 Compile flag to generate code for array conformance checking (suggest -CC).
3307 @item
3308 User control of symbol names (underscores, etc).
3310 @item
3311 Compile setting for maximum size of stack frame size before spilling
3312 parts to static or heap.
3314 @item
3315 Flag to force local variables into static space.
3317 @item
3318 Flag to force local variables onto stack.
3319 @end itemize
3322 @subsection Environment Options
3323 @itemize @bullet
3324 @item
3325 Pluggable library modules for random numbers, linear algebra.
3326 LA should use BLAS calling conventions.
3328 @item
3329 Environment variables controlling actions on arithmetic exceptions like
3330 overflow, underflow, precision loss---Generate NaN, abort, default.
3331 action.
3333 @item
3334 Set precision for fp units that support it (i387).
3336 @item
3337 Variable for setting fp rounding mode.
3339 @item
3340 Variable to fill uninitialized variables with a user-defined bit
3341 pattern.
3343 @item
3344 Environment variable controlling filename that is opened for that unit
3345 number.
3347 @item
3348 Environment variable to clear/trash memory being freed.
3350 @item
3351 Environment variable to control tracing of allocations and frees.
3353 @item
3354 Environment variable to display allocated memory at normal program end.
3356 @item
3357 Environment variable for filename for * IO-unit.
3359 @item
3360 Environment variable for temporary file directory.
3362 @item
3363 Environment variable forcing standard output to be line buffered (Unix).
3365 @end itemize
3368 @c ---------------------------------------------------------------------
3369 @c GNU General Public License
3370 @c ---------------------------------------------------------------------
3372 @include gpl_v3.texi
3376 @c ---------------------------------------------------------------------
3377 @c GNU Free Documentation License
3378 @c ---------------------------------------------------------------------
3380 @include fdl.texi
3384 @c ---------------------------------------------------------------------
3385 @c Funding Free Software
3386 @c ---------------------------------------------------------------------
3388 @include funding.texi
3390 @c ---------------------------------------------------------------------
3391 @c Indices
3392 @c ---------------------------------------------------------------------
3394 @node Option Index
3395 @unnumbered Option Index
3396 @command{gfortran}'s command line options are indexed here without any
3397 initial @samp{-} or @samp{--}.  Where an option has both positive and
3398 negative forms (such as -foption and -fno-option), relevant entries in
3399 the manual are indexed under the most appropriate form; it may sometimes
3400 be useful to look up both forms.
3401 @printindex op
3403 @node Keyword Index
3404 @unnumbered Keyword Index
3405 @printindex cp
3407 @bye