2015-05-22 Pascal Obry <obry@adacore.com>
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
bloba06c5fc4246b876ba41a8be0176cce37a2c46d45
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfortran.info
4 @set copyrights-gfortran 1999-2015
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 * Coarray Programming::
188 * Intrinsic Procedures:: Intrinsic procedures supported by GNU Fortran.
189 * Intrinsic Modules::    Intrinsic modules supported by GNU Fortran.
191 * Contributing::         How you can help.
192 * Copying::              GNU General Public License says
193                          how you can copy and share GNU Fortran.
194 * GNU Free Documentation License::
195                          How you can copy and share this manual.
196 * Funding::              How to help assure continued work for free software.
197 * Option Index::         Index of command line options
198 * Keyword Index::        Index of concepts
199 @end menu
200 @end ifnottex
202 @c ---------------------------------------------------------------------
203 @c Introduction
204 @c ---------------------------------------------------------------------
206 @node Introduction
207 @chapter Introduction
209 @c The following duplicates the text on the TexInfo table of contents.
210 @iftex
211 This manual documents the use of @command{gfortran}, the GNU Fortran
212 compiler.  You can find in this manual how to invoke @command{gfortran},
213 as well as its features and incompatibilities.
215 @ifset DEVELOPMENT
216 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
217 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it
218 might not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran
219 compiler.
220 @end ifset
221 @end iftex
223 The GNU Fortran compiler front end was
224 designed initially as a free replacement for,
225 or alternative to, the Unix @command{f95} command;
226 @command{gfortran} is the command you will use to invoke the compiler.
228 @menu
229 * About GNU Fortran::    What you should know about the GNU Fortran compiler.
230 * GNU Fortran and GCC::  You can compile Fortran, C, or other programs.
231 * Preprocessing and conditional compilation:: The Fortran preprocessor
232 * GNU Fortran and G77::  Why we chose to start from scratch.
233 * Project Status::       Status of GNU Fortran, roadmap, proposed extensions.
234 * Standards::            Standards supported by GNU Fortran.
235 @end menu
238 @c ---------------------------------------------------------------------
239 @c About GNU Fortran
240 @c ---------------------------------------------------------------------
242 @node About GNU Fortran
243 @section About GNU Fortran
245 The GNU Fortran compiler supports the Fortran 77, 90 and 95 standards
246 completely, parts of the Fortran 2003 and Fortran 2008 standards, and
247 several vendor extensions.  The development goal is to provide the
248 following features:
250 @itemize @bullet
251 @item
252 Read a user's program,
253 stored in a file and containing instructions written
254 in Fortran 77, Fortran 90, Fortran 95, Fortran 2003 or Fortran 2008.
255 This file contains @dfn{source code}.
257 @item
258 Translate the user's program into instructions a computer
259 can carry out more quickly than it takes to translate the
260 instructions in the first
261 place.  The result after compilation of a program is
262 @dfn{machine code},
263 code designed to be efficiently translated and processed
264 by a machine such as your computer.
265 Humans usually are not as good writing machine code
266 as they are at writing Fortran (or C++, Ada, or Java),
267 because it is easy to make tiny mistakes writing machine code.
269 @item
270 Provide the user with information about the reasons why
271 the compiler is unable to create a binary from the source code.
272 Usually this will be the case if the source code is flawed.
273 The Fortran 90 standard requires that the compiler can point out
274 mistakes to the user.
275 An incorrect usage of the language causes an @dfn{error message}.
277 The compiler will also attempt to diagnose cases where the
278 user's program contains a correct usage of the language,
279 but instructs the computer to do something questionable.
280 This kind of diagnostics message is called a @dfn{warning message}.
282 @item
283 Provide optional information about the translation passes
284 from the source code to machine code.
285 This can help a user of the compiler to find the cause of
286 certain bugs which may not be obvious in the source code,
287 but may be more easily found at a lower level compiler output.
288 It also helps developers to find bugs in the compiler itself.
290 @item
291 Provide information in the generated machine code that can
292 make it easier to find bugs in the program (using a debugging tool,
293 called a @dfn{debugger}, such as the GNU Debugger @command{gdb}).
295 @item
296 Locate and gather machine code already generated to
297 perform actions requested by statements in the user's program.
298 This machine code is organized into @dfn{modules} and is located
299 and @dfn{linked} to the user program.
300 @end itemize
302 The GNU Fortran compiler consists of several components:
304 @itemize @bullet
305 @item
306 A version of the @command{gcc} command
307 (which also might be installed as the system's @command{cc} command)
308 that also understands and accepts Fortran source code.
309 The @command{gcc} command is the @dfn{driver} program for
310 all the languages in the GNU Compiler Collection (GCC);
311 With @command{gcc},
312 you can compile the source code of any language for
313 which a front end is available in GCC.
315 @item
316 The @command{gfortran} command itself,
317 which also might be installed as the
318 system's @command{f95} command.
319 @command{gfortran} is just another driver program,
320 but specifically for the Fortran compiler only.
321 The difference with @command{gcc} is that @command{gfortran}
322 will automatically link the correct libraries to your program.
324 @item
325 A collection of run-time libraries.
326 These libraries contain the machine code needed to support
327 capabilities of the Fortran language that are not directly
328 provided by the machine code generated by the
329 @command{gfortran} compilation phase,
330 such as intrinsic functions and subroutines,
331 and routines for interaction with files and the operating system.
332 @c and mechanisms to spawn,
333 @c unleash and pause threads in parallelized code.
335 @item
336 The Fortran compiler itself, (@command{f951}).
337 This is the GNU Fortran parser and code generator,
338 linked to and interfaced with the GCC backend library.
339 @command{f951} ``translates'' the source code to
340 assembler code.  You would typically not use this
341 program directly;
342 instead, the @command{gcc} or @command{gfortran} driver
343 programs will call it for you.
344 @end itemize
347 @c ---------------------------------------------------------------------
348 @c GNU Fortran and GCC
349 @c ---------------------------------------------------------------------
351 @node GNU Fortran and GCC
352 @section GNU Fortran and GCC
353 @cindex GNU Compiler Collection
354 @cindex GCC
356 GNU Fortran is a part of GCC, the @dfn{GNU Compiler Collection}.  GCC
357 consists of a collection of front ends for various languages, which
358 translate the source code into a language-independent form called
359 @dfn{GENERIC}.  This is then processed by a common middle end which
360 provides optimization, and then passed to one of a collection of back
361 ends which generate code for different computer architectures and
362 operating systems.
364 Functionally, this is implemented with a driver program (@command{gcc})
365 which provides the command-line interface for the compiler.  It calls
366 the relevant compiler front-end program (e.g., @command{f951} for
367 Fortran) for each file in the source code, and then calls the assembler
368 and linker as appropriate to produce the compiled output.  In a copy of
369 GCC which has been compiled with Fortran language support enabled,
370 @command{gcc} will recognize files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.ftn},
371 @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03} and @file{.f08} extensions as
372 Fortran source code, and compile it accordingly.  A @command{gfortran}
373 driver program is also provided, which is identical to @command{gcc}
374 except that it automatically links the Fortran runtime libraries into the
375 compiled program.
377 Source files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.fpp}, @file{.ftn}, @file{.F},
378 @file{.FOR}, @file{.FPP}, and @file{.FTN} extensions are treated as fixed form.
379 Source files with @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03}, @file{.f08},
380 @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} and @file{.F08} extensions are
381 treated as free form.  The capitalized versions of either form are run
382 through preprocessing.  Source files with the lower case @file{.fpp}
383 extension are also run through preprocessing.
385 This manual specifically documents the Fortran front end, which handles
386 the programming language's syntax and semantics.  The aspects of GCC
387 which relate to the optimization passes and the back-end code generation
388 are documented in the GCC manual; see 
389 @ref{Top,,Introduction,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}.
390 The two manuals together provide a complete reference for the GNU
391 Fortran compiler.
394 @c ---------------------------------------------------------------------
395 @c Preprocessing and conditional compilation
396 @c ---------------------------------------------------------------------
398 @node Preprocessing and conditional compilation
399 @section Preprocessing and conditional compilation
400 @cindex CPP
401 @cindex FPP
402 @cindex Conditional compilation
403 @cindex Preprocessing
404 @cindex preprocessor, include file handling
406 Many Fortran compilers including GNU Fortran allow passing the source code
407 through a C preprocessor (CPP; sometimes also called the Fortran preprocessor,
408 FPP) to allow for conditional compilation.  In the case of GNU Fortran,
409 this is the GNU C Preprocessor in the traditional mode.  On systems with
410 case-preserving file names, the preprocessor is automatically invoked if the
411 filename extension is @file{.F}, @file{.FOR}, @file{.FTN}, @file{.fpp},
412 @file{.FPP}, @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} or @file{.F08}.  To manually
413 invoke the preprocessor on any file, use @option{-cpp}, to disable
414 preprocessing on files where the preprocessor is run automatically, use
415 @option{-nocpp}.
417 If a preprocessed file includes another file with the Fortran @code{INCLUDE}
418 statement, the included file is not preprocessed.  To preprocess included
419 files, use the equivalent preprocessor statement @code{#include}.
421 If GNU Fortran invokes the preprocessor, @code{__GFORTRAN__}
422 is defined and @code{__GNUC__}, @code{__GNUC_MINOR__} and
423 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} can be used to determine the version of the
424 compiler.  See @ref{Top,,Overview,cpp,The C Preprocessor} for details.
426 While CPP is the de-facto standard for preprocessing Fortran code,
427 Part 3 of the Fortran 95 standard (ISO/IEC 1539-3:1998) defines
428 Conditional Compilation, which is not widely used and not directly
429 supported by the GNU Fortran compiler.  You can use the program coco
430 to preprocess such files (@uref{http://www.daniellnagle.com/coco.html}).
433 @c ---------------------------------------------------------------------
434 @c GNU Fortran and G77
435 @c ---------------------------------------------------------------------
437 @node GNU Fortran and G77
438 @section GNU Fortran and G77
439 @cindex Fortran 77
440 @cindex @command{g77}
442 The GNU Fortran compiler is the successor to @command{g77}, the Fortran 
443 77 front end included in GCC prior to version 4.  It is an entirely new 
444 program that has been designed to provide Fortran 95 support and 
445 extensibility for future Fortran language standards, as well as providing 
446 backwards compatibility for Fortran 77 and nearly all of the GNU language 
447 extensions supported by @command{g77}.
450 @c ---------------------------------------------------------------------
451 @c Project Status
452 @c ---------------------------------------------------------------------
454 @node Project Status
455 @section Project Status
457 @quotation
458 As soon as @command{gfortran} can parse all of the statements correctly,
459 it will be in the ``larva'' state.
460 When we generate code, the ``puppa'' state.
461 When @command{gfortran} is done,
462 we'll see if it will be a beautiful butterfly,
463 or just a big bug....
465 --Andy Vaught, April 2000
466 @end quotation
468 The start of the GNU Fortran 95 project was announced on
469 the GCC homepage in March 18, 2000
470 (even though Andy had already been working on it for a while,
471 of course).
473 The GNU Fortran compiler is able to compile nearly all
474 standard-compliant Fortran 95, Fortran 90, and Fortran 77 programs,
475 including a number of standard and non-standard extensions, and can be
476 used on real-world programs.  In particular, the supported extensions
477 include OpenMP, Cray-style pointers, and several Fortran 2003 and Fortran
478 2008 features, including TR 15581.  However, it is still under
479 development and has a few remaining rough edges.
480 There also is initial support for OpenACC.
481 Note that this is an experimental feature, incomplete, and subject to
482 change in future versions of GCC.  See
483 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/OpenACC} for more information.
485 At present, the GNU Fortran compiler passes the
486 @uref{http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/fcvs21_f95.html, 
487 NIST Fortran 77 Test Suite}, and produces acceptable results on the
488 @uref{http://www.netlib.org/lapack/faq.html#1.21, LAPACK Test Suite}.
489 It also provides respectable performance on 
490 the @uref{http://www.polyhedron.com/fortran-compiler-comparisons/polyhedron-benchmark-suite,
491 Polyhedron Fortran
492 compiler benchmarks} and the
493 @uref{http://www.netlib.org/benchmark/livermore,
494 Livermore Fortran Kernels test}.  It has been used to compile a number of
495 large real-world programs, including
496 @uref{http://hirlam.org/, the HARMONIE and HIRLAM weather forecasting code} and
497 @uref{http://physical-chemistry.scb.uwa.edu.au/tonto/wiki/index.php/Main_Page,
498 the Tonto quantum chemistry package}; see
499 @url{https://gcc.gnu.org/@/wiki/@/GfortranApps} for an extended list.
501 Among other things, the GNU Fortran compiler is intended as a replacement
502 for G77.  At this point, nearly all programs that could be compiled with
503 G77 can be compiled with GNU Fortran, although there are a few minor known
504 regressions.
506 The primary work remaining to be done on GNU Fortran falls into three
507 categories: bug fixing (primarily regarding the treatment of invalid code
508 and providing useful error messages), improving the compiler optimizations
509 and the performance of compiled code, and extending the compiler to support
510 future standards---in particular, Fortran 2003 and Fortran 2008.
513 @c ---------------------------------------------------------------------
514 @c Standards
515 @c ---------------------------------------------------------------------
517 @node Standards
518 @section Standards
519 @cindex Standards
521 @menu
522 * Varying Length Character Strings::
523 @end menu
525 The GNU Fortran compiler implements
526 ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).  As such, it can also compile essentially all
527 standard-compliant Fortran 90 and Fortran 77 programs.   It also supports
528 the ISO/IEC TR-15581 enhancements to allocatable arrays.
530 GNU Fortran also have a partial support for ISO/IEC 1539-1:2004 (Fortran
531 2003), ISO/IEC 1539-1:2010 (Fortran 2008), the Technical Specification
532 @code{Further Interoperability of Fortran with C} (ISO/IEC TS 29113:2012).
533 Full support of those standards and future Fortran standards is planned.
534 The current status of the support is can be found in the
535 @ref{Fortran 2003 status}, @ref{Fortran 2008 status} and
536 @ref{TS 29113 status} sections of the documentation.
538 Additionally, the GNU Fortran compilers supports the OpenMP specification
539 (version 4.0, @url{http://openmp.org/@/wp/@/openmp-specifications/}).
540 There also is initial support for the OpenACC specification (targeting
541 version 2.0, @uref{http://www.openacc.org/}).
542 Note that this is an experimental feature, incomplete, and subject to
543 change in future versions of GCC.  See
544 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/OpenACC} for more information.
546 @node Varying Length Character Strings
547 @subsection Varying Length Character Strings
548 @cindex Varying length character strings
549 @cindex Varying length strings
550 @cindex strings, varying length
552 The Fortran 95 standard specifies in Part 2 (ISO/IEC 1539-2:2000)
553 varying length character strings.  While GNU Fortran currently does not
554 support such strings directly, there exist two Fortran implementations
555 for them, which work with GNU Fortran.  They can be found at
556 @uref{http://www.fortran.com/@/iso_varying_string.f95} and at
557 @uref{ftp://ftp.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/ISO_VARYING_STRING/}.
559 Deferred-length character strings of Fortran 2003 supports part of
560 the features of @code{ISO_VARYING_STRING} and should be considered as
561 replacement. (Namely, allocatable or pointers of the type
562 @code{character(len=:)}.)
565 @c =====================================================================
566 @c PART I: INVOCATION REFERENCE
567 @c =====================================================================
569 @tex
570 \part{I}{Invoking GNU Fortran}
571 @end tex
573 @c ---------------------------------------------------------------------
574 @c Compiler Options
575 @c ---------------------------------------------------------------------
577 @include invoke.texi
580 @c ---------------------------------------------------------------------
581 @c Runtime
582 @c ---------------------------------------------------------------------
584 @node Runtime
585 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
586 @cindex environment variable
588 The behavior of the @command{gfortran} can be influenced by
589 environment variables.
591 Malformed environment variables are silently ignored.
593 @menu
594 * TMPDIR:: Directory for scratch files
595 * GFORTRAN_STDIN_UNIT:: Unit number for standard input
596 * GFORTRAN_STDOUT_UNIT:: Unit number for standard output
597 * GFORTRAN_STDERR_UNIT:: Unit number for standard error
598 * GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL:: Do not buffer I/O for all units.
599 * GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED:: Do not buffer I/O for preconnected units.
600 * GFORTRAN_SHOW_LOCUS::  Show location for runtime errors
601 * GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS:: Print leading + where permitted
602 * GFORTRAN_DEFAULT_RECL:: Default record length for new files
603 * GFORTRAN_LIST_SEPARATOR::  Separator for list output
604 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set endianness for unformatted I/O
605 * GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE:: Show backtrace on run-time errors
606 @end menu
608 @node TMPDIR
609 @section @env{TMPDIR}---Directory for scratch files
611 When opening a file with @code{STATUS='SCRATCH'}, GNU Fortran tries to
612 create the file in one of the potential directories by testing each
613 directory in the order below.
615 @enumerate
616 @item
617 The environment variable @env{TMPDIR}, if it exists.
619 @item
620 On the MinGW target, the directory returned by the @code{GetTempPath}
621 function. Alternatively, on the Cygwin target, the @env{TMP} and
622 @env{TEMP} environment variables, if they exist, in that order.
624 @item
625 The @code{P_tmpdir} macro if it is defined, otherwise the directory
626 @file{/tmp}.
627 @end enumerate
629 @node GFORTRAN_STDIN_UNIT
630 @section @env{GFORTRAN_STDIN_UNIT}---Unit number for standard input
632 This environment variable can be used to select the unit number
633 preconnected to standard input.  This must be a positive integer.
634 The default value is 5.
636 @node GFORTRAN_STDOUT_UNIT
637 @section @env{GFORTRAN_STDOUT_UNIT}---Unit number for standard output
639 This environment variable can be used to select the unit number
640 preconnected to standard output.  This must be a positive integer.
641 The default value is 6.
643 @node GFORTRAN_STDERR_UNIT
644 @section @env{GFORTRAN_STDERR_UNIT}---Unit number for standard error
646 This environment variable can be used to select the unit number
647 preconnected to standard error.  This must be a positive integer.
648 The default value is 0.
650 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL
651 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL}---Do not buffer I/O on all units
653 This environment variable controls whether all I/O is unbuffered.  If
654 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, all I/O is
655 unbuffered.  This will slow down small sequential reads and writes.  If
656 the first letter is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.
657 This is the default.
659 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED
660 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED}---Do not buffer I/O on preconnected units
662 The environment variable named @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} controls
663 whether I/O on a preconnected unit (i.e.@: STDOUT or STDERR) is unbuffered.  If 
664 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, I/O is unbuffered.  This
665 will slow down small sequential reads and writes.  If the first letter
666 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.  This is the default.
668 @node GFORTRAN_SHOW_LOCUS
669 @section @env{GFORTRAN_SHOW_LOCUS}---Show location for runtime errors
671 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, filename and
672 line numbers for runtime errors are printed.  If the first letter is
673 @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, do not print filename and line numbers
674 for runtime errors.  The default is to print the location.
676 @node GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS
677 @section @env{GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS}---Print leading + where permitted
679 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1},
680 a plus sign is printed
681 where permitted by the Fortran standard.  If the first letter
682 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, a plus sign is not printed
683 in most cases.  Default is not to print plus signs.
685 @node GFORTRAN_DEFAULT_RECL
686 @section @env{GFORTRAN_DEFAULT_RECL}---Default record length for new files
688 This environment variable specifies the default record length, in
689 bytes, for files which are opened without a @code{RECL} tag in the
690 @code{OPEN} statement.  This must be a positive integer.  The
691 default value is 1073741824 bytes (1 GB).
693 @node GFORTRAN_LIST_SEPARATOR
694 @section @env{GFORTRAN_LIST_SEPARATOR}---Separator for list output
696 This environment variable specifies the separator when writing
697 list-directed output.  It may contain any number of spaces and
698 at most one comma.  If you specify this on the command line,
699 be sure to quote spaces, as in
700 @smallexample
701 $ GFORTRAN_LIST_SEPARATOR='  ,  ' ./a.out
702 @end smallexample
703 when @command{a.out} is the compiled Fortran program that you want to run.
704 Default is a single space.
706 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
707 @section @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}---Set endianness for unformatted I/O
709 By setting the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable, it is possible
710 to change the representation of data for unformatted files.
711 The syntax for the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable is:
712 @smallexample
713 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception | exception ;
714 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
715 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
716 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
717 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
718 @end smallexample
719 The variable consists of an optional default mode, followed by
720 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
721 from the preceding default and each other.  Each exception consists
722 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
723 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
725 @itemize @w{}
726 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
727 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
728 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
729 for unformatted files.
730 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
731 @end itemize
732 A missing mode for an exception is taken to mean @code{BIG_ENDIAN}.
733 Examples of values for @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} are:
734 @itemize @w{}
735 @item @code{'big_endian'}  Do all unformatted I/O in big_endian mode.
736 @item @code{'little_endian;native:10-20,25'}  Do all unformatted I/O 
737 in little_endian mode, except for units 10 to 20 and 25, which are in
738 native format.
739 @item @code{'10-20'}  Units 10 to 20 are big-endian, the rest is native.
740 @end itemize
742 Setting the environment variables should be done on the command
743 line or via the @command{export}
744 command for @command{sh}-compatible shells and via @command{setenv}
745 for @command{csh}-compatible shells.
747 Example for @command{sh}:
748 @smallexample
749 $ gfortran foo.f90
750 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
751 @end smallexample
753 Example code for @command{csh}:
754 @smallexample
755 % gfortran foo.f90
756 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
757 % ./a.out
758 @end smallexample
760 Using anything but the native representation for unformatted data
761 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
762 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
763 portable.
765 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
766 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
767 setting a default data representation for the whole program.  The
768 @code{CONVERT} specifier overrides the @option{-fconvert} compile options.
770 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
771 environment variable will override the CONVERT specifier in the
772 open statement}.  This is to give control over data formats to
773 users who do not have the source code of their program available.
775 @node GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE
776 @section @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE}---Show backtrace on run-time errors
778 If the @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE} variable is set to @samp{y},
779 @samp{Y} or @samp{1} (only the first letter is relevant) then a
780 backtrace is printed when a serious run-time error occurs.  To disable
781 the backtracing, set the variable to @samp{n}, @samp{N}, @samp{0}.
782 Default is to print a backtrace unless the @option{-fno-backtrace}
783 compile option was used.
785 @c =====================================================================
786 @c PART II: LANGUAGE REFERENCE
787 @c =====================================================================
789 @tex
790 \part{II}{Language Reference}
791 @end tex
793 @c ---------------------------------------------------------------------
794 @c Fortran 2003 and 2008 Status
795 @c ---------------------------------------------------------------------
797 @node Fortran 2003 and 2008 status
798 @chapter Fortran 2003 and 2008 Status
800 @menu
801 * Fortran 2003 status::
802 * Fortran 2008 status::
803 * TS 29113 status::
804 @end menu
806 @node Fortran 2003 status
807 @section Fortran 2003 status
809 GNU Fortran supports several Fortran 2003 features; an incomplete
810 list can be found below.  See also the
811 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2003, wiki page} about Fortran 2003.
813 @itemize
814 @item Procedure pointers including procedure-pointer components with
815 @code{PASS} attribute.
817 @item Procedures which are bound to a derived type (type-bound procedures)
818 including @code{PASS}, @code{PROCEDURE} and @code{GENERIC}, and
819 operators bound to a type.
821 @item Abstract interfaces and type extension with the possibility to
822 override type-bound procedures or to have deferred binding.
824 @item Polymorphic entities (``@code{CLASS}'') for derived types and unlimited
825 polymorphism (``@code{CLASS(*)}'') -- including @code{SAME_TYPE_AS},
826 @code{EXTENDS_TYPE_OF} and @code{SELECT TYPE} for scalars and arrays and
827 finalization.
829 @item Generic interface names, which have the same name as derived types,
830 are now supported. This allows one to write constructor functions.  Note
831 that Fortran does not support static constructor functions.  For static
832 variables, only default initialization or structure-constructor
833 initialization are available.
835 @item The @code{ASSOCIATE} construct.
837 @item Interoperability with C including enumerations, 
839 @item In structure constructors the components with default values may be
840 omitted.
842 @item Extensions to the @code{ALLOCATE} statement, allowing for a
843 type-specification with type parameter and for allocation and initialization
844 from a @code{SOURCE=} expression; @code{ALLOCATE} and @code{DEALLOCATE}
845 optionally return an error message string via @code{ERRMSG=}.
847 @item Reallocation on assignment: If an intrinsic assignment is
848 used, an allocatable variable on the left-hand side is automatically allocated
849 (if unallocated) or reallocated (if the shape is different). Currently, scalar
850 deferred character length left-hand sides are correctly handled but arrays
851 are not yet fully implemented.
853 @item Deferred-length character variables and scalar deferred-length character
854 components of derived types are supported. (Note that array-valued compoents
855 are not yet implemented.)
857 @item Transferring of allocations via @code{MOVE_ALLOC}.
859 @item The @code{PRIVATE} and @code{PUBLIC} attributes may be given individually
860 to derived-type components.
862 @item In pointer assignments, the lower bound may be specified and
863 the remapping of elements is supported.
865 @item For pointers an @code{INTENT} may be specified which affect the
866 association status not the value of the pointer target.
868 @item Intrinsics @code{command_argument_count}, @code{get_command},
869 @code{get_command_argument}, and @code{get_environment_variable}.
871 @item Support for Unicode characters (ISO 10646) and UTF-8, including
872 the @code{SELECTED_CHAR_KIND} and @code{NEW_LINE} intrinsic functions.
874 @item Support for binary, octal and hexadecimal (BOZ) constants in the
875 intrinsic functions @code{INT}, @code{REAL}, @code{CMPLX} and @code{DBLE}.
877 @item Support for namelist variables with allocatable and pointer
878 attribute and nonconstant length type parameter.
880 @item
881 @cindex array, constructors
882 @cindex @code{[...]}
883 Array constructors using square brackets.  That is, @code{[...]} rather
884 than @code{(/.../)}.  Type-specification for array constructors like
885 @code{(/ some-type :: ... /)}.
887 @item Extensions to the specification and initialization expressions,
888 including the support for intrinsics with real and complex arguments.
890 @item Support for the asynchronous input/output syntax; however, the
891 data transfer is currently always synchronously performed. 
893 @item
894 @cindex @code{FLUSH} statement
895 @cindex statement, @code{FLUSH}
896 @code{FLUSH} statement.
898 @item
899 @cindex @code{IOMSG=} specifier
900 @code{IOMSG=} specifier for I/O statements.
902 @item
903 @cindex @code{ENUM} statement
904 @cindex @code{ENUMERATOR} statement
905 @cindex statement, @code{ENUM}
906 @cindex statement, @code{ENUMERATOR}
907 @opindex @code{fshort-enums}
908 Support for the declaration of enumeration constants via the
909 @code{ENUM} and @code{ENUMERATOR} statements.  Interoperability with
910 @command{gcc} is guaranteed also for the case where the
911 @command{-fshort-enums} command line option is given.
913 @item
914 @cindex TR 15581
915 TR 15581:
916 @itemize
917 @item
918 @cindex @code{ALLOCATABLE} dummy arguments
919 @code{ALLOCATABLE} dummy arguments.
920 @item
921 @cindex @code{ALLOCATABLE} function results
922 @code{ALLOCATABLE} function results
923 @item
924 @cindex @code{ALLOCATABLE} components of derived types
925 @code{ALLOCATABLE} components of derived types
926 @end itemize
928 @item
929 @cindex @code{STREAM} I/O
930 @cindex @code{ACCESS='STREAM'} I/O
931 The @code{OPEN} statement supports the @code{ACCESS='STREAM'} specifier,
932 allowing I/O without any record structure.
934 @item
935 Namelist input/output for internal files.
937 @item Minor I/O features: Rounding during formatted output, using of
938 a decimal comma instead of a decimal point, setting whether a plus sign
939 should appear for positive numbers. On systems where @code{strtod} honours
940 the rounding mode, the rounding mode is also supported for input.
942 @item
943 @cindex @code{PROTECTED} statement
944 @cindex statement, @code{PROTECTED}
945 The @code{PROTECTED} statement and attribute.
947 @item
948 @cindex @code{VALUE} statement
949 @cindex statement, @code{VALUE}
950 The @code{VALUE} statement and attribute.
952 @item
953 @cindex @code{VOLATILE} statement
954 @cindex statement, @code{VOLATILE}
955 The @code{VOLATILE} statement and attribute.
957 @item
958 @cindex @code{IMPORT} statement
959 @cindex statement, @code{IMPORT}
960 The @code{IMPORT} statement, allowing to import
961 host-associated derived types.
963 @item The intrinsic modules @code{ISO_FORTRAN_ENVIRONMENT} is supported,
964 which contains parameters of the I/O units, storage sizes. Additionally,
965 procedures for C interoperability are available in the @code{ISO_C_BINDING}
966 module.
968 @item
969 @cindex @code{USE, INTRINSIC} statement
970 @cindex statement, @code{USE, INTRINSIC}
971 @cindex @code{ISO_FORTRAN_ENV} statement
972 @cindex statement, @code{ISO_FORTRAN_ENV}
973 @code{USE} statement with @code{INTRINSIC} and @code{NON_INTRINSIC}
974 attribute; supported intrinsic modules: @code{ISO_FORTRAN_ENV},
975 @code{ISO_C_BINDING}, @code{OMP_LIB} and @code{OMP_LIB_KINDS},
976 and @code{OPENACC}.
978 @item
979 Renaming of operators in the @code{USE} statement.
981 @end itemize
984 @node Fortran 2008 status
985 @section Fortran 2008 status
987 The latest version of the Fortran standard is ISO/IEC 1539-1:2010, informally
988 known as Fortran 2008.  The official version is available from International
989 Organization for Standardization (ISO) or its national member organizations.
990 The the final draft (FDIS) can be downloaded free of charge from
991 @url{http://www.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/links.html}.  Fortran is developed by the
992 Working Group 5 of Sub-Committee 22 of the Joint Technical Committee 1 of the
993 International Organization for Standardization and the International
994 Electrotechnical Commission (IEC).  This group is known as
995 @uref{http://www.nag.co.uk/sc22wg5/, WG5}.
997 The GNU Fortran compiler supports several of the new features of Fortran 2008;
998 the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2008Status, wiki} has some information
999 about the current Fortran 2008 implementation status.  In particular, the
1000 following is implemented.
1002 @itemize
1003 @item The @option{-std=f2008} option and support for the file extensions 
1004 @file{.f08} and @file{.F08}.
1006 @item The @code{OPEN} statement now supports the @code{NEWUNIT=} option,
1007 which returns a unique file unit, thus preventing inadvertent use of the
1008 same unit in different parts of the program.
1010 @item The @code{g0} format descriptor and unlimited format items.
1012 @item The mathematical intrinsics @code{ASINH}, @code{ACOSH}, @code{ATANH},
1013 @code{ERF}, @code{ERFC}, @code{GAMMA}, @code{LOG_GAMMA}, @code{BESSEL_J0},
1014 @code{BESSEL_J1}, @code{BESSEL_JN}, @code{BESSEL_Y0}, @code{BESSEL_Y1},
1015 @code{BESSEL_YN}, @code{HYPOT}, @code{NORM2}, and @code{ERFC_SCALED}.
1017 @item Using complex arguments with @code{TAN}, @code{SINH}, @code{COSH},
1018 @code{TANH}, @code{ASIN}, @code{ACOS}, and @code{ATAN} is now possible;
1019 @code{ATAN}(@var{Y},@var{X}) is now an alias for @code{ATAN2}(@var{Y},@var{X}).
1021 @item Support of the @code{PARITY} intrinsic functions.
1023 @item The following bit intrinsics: @code{LEADZ} and @code{TRAILZ} for
1024 counting the number of leading and trailing zero bits, @code{POPCNT} and
1025 @code{POPPAR} for counting the number of one bits and returning the parity;
1026 @code{BGE}, @code{BGT}, @code{BLE}, and @code{BLT} for bitwise comparisons;
1027 @code{DSHIFTL} and @code{DSHIFTR} for combined left and right shifts,
1028 @code{MASKL} and @code{MASKR} for simple left and right justified masks,
1029 @code{MERGE_BITS} for a bitwise merge using a mask, @code{SHIFTA},
1030 @code{SHIFTL} and @code{SHIFTR} for shift operations, and the
1031 transformational bit intrinsics @code{IALL}, @code{IANY} and @code{IPARITY}.
1033 @item Support of the @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} intrinsic subroutine.
1035 @item Support for the @code{STORAGE_SIZE} intrinsic inquiry function.
1037 @item The @code{INT@{8,16,32@}} and @code{REAL@{32,64,128@}} kind type
1038 parameters and the array-valued named constants @code{INTEGER_KINDS},
1039 @code{LOGICAL_KINDS}, @code{REAL_KINDS} and @code{CHARACTER_KINDS} of
1040 the intrinsic module @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1042 @item The module procedures @code{C_SIZEOF} of the intrinsic module
1043 @code{ISO_C_BINDINGS} and @code{COMPILER_VERSION} and @code{COMPILER_OPTIONS}
1044 of @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1046 @item Coarray support for serial programs with @option{-fcoarray=single} flag
1047 and experimental support for multiple images with the @option{-fcoarray=lib}
1048 flag.
1050 @item The @code{DO CONCURRENT} construct is supported.
1052 @item The @code{BLOCK} construct is supported.
1054 @item The @code{STOP} and the new @code{ERROR STOP} statements now
1055 support all constant expressions. Both show the signals which were signaling
1056 at termination.
1058 @item Support for the @code{CONTIGUOUS} attribute.
1060 @item Support for @code{ALLOCATE} with @code{MOLD}.
1062 @item Support for the @code{IMPURE} attribute for procedures, which
1063 allows for @code{ELEMENTAL} procedures without the restrictions of
1064 @code{PURE}.
1066 @item Null pointers (including @code{NULL()}) and not-allocated variables
1067 can be used as actual argument to optional non-pointer, non-allocatable
1068 dummy arguments, denoting an absent argument.
1070 @item Non-pointer variables with @code{TARGET} attribute can be used as
1071 actual argument to @code{POINTER} dummies with @code{INTENT(IN)}.
1073 @item Pointers including procedure pointers and those in a derived
1074 type (pointer components) can now be initialized by a target instead
1075 of only by @code{NULL}.
1077 @item The @code{EXIT} statement (with construct-name) can be now be
1078 used to leave not only the @code{DO} but also the @code{ASSOCIATE},
1079 @code{BLOCK}, @code{IF}, @code{SELECT CASE} and @code{SELECT TYPE}
1080 constructs.
1082 @item Internal procedures can now be used as actual argument.
1084 @item Minor features: obsolesce diagnostics for @code{ENTRY} with
1085 @option{-std=f2008}; a line may start with a semicolon; for internal
1086 and module procedures @code{END} can be used instead of
1087 @code{END SUBROUTINE} and @code{END FUNCTION}; @code{SELECTED_REAL_KIND}
1088 now also takes a @code{RADIX} argument; intrinsic types are supported
1089 for @code{TYPE}(@var{intrinsic-type-spec}); multiple type-bound procedures
1090 can be declared in a single @code{PROCEDURE} statement; implied-shape
1091 arrays are supported for named constants (@code{PARAMETER}).
1092 @end itemize
1096 @node TS 29113 status
1097 @section Technical Specification 29113 Status
1099 GNU Fortran supports some of the new features of the Technical
1100 Specification (TS) 29113 on Further Interoperability of Fortran with C.
1101 The @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/TS29113Status, wiki} has some information
1102 about the current TS 29113 implementation status.  In particular, the
1103 following is implemented.
1105 See also @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
1107 @itemize
1108 @item The @option{-std=f2008ts} option.
1110 @item The @code{OPTIONAL} attribute is allowed for dummy arguments
1111 of @code{BIND(C) procedures.}
1113 @item The @code{RANK} intrinsic is supported.
1115 @item GNU Fortran's implementation for variables with @code{ASYNCHRONOUS}
1116 attribute is compatible with TS 29113.
1118 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}.
1120 @item Assumed-rank (@code{DIMENSION(..)}). However, the array descriptor
1121 of the TS is not yet supported.
1122 @end itemize
1126 @c ---------------------------------------------------------------------
1127 @c Compiler Characteristics
1128 @c ---------------------------------------------------------------------
1130 @node Compiler Characteristics
1131 @chapter Compiler Characteristics
1133 This chapter describes certain characteristics of the GNU Fortran
1134 compiler, that are not specified by the Fortran standard, but which
1135 might in some way or another become visible to the programmer.
1137 @menu
1138 * KIND Type Parameters::
1139 * Internal representation of LOGICAL variables::
1140 * Thread-safety of the runtime library::
1141 * Data consistency and durability::
1142 * Files opened without an explicit ACTION= specifier::
1143 @end menu
1146 @node KIND Type Parameters
1147 @section KIND Type Parameters
1148 @cindex kind
1150 The @code{KIND} type parameters supported by GNU Fortran for the primitive
1151 data types are:
1153 @table @code
1155 @item INTEGER
1156 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1158 @item LOGICAL
1159 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1161 @item REAL
1162 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1164 @item COMPLEX
1165 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1167 @item DOUBLE PRECISION
1168 4, 8, 10*, 16*, default: 8***
1170 @item CHARACTER
1171 1, 4, default: 1
1173 @end table
1175 @noindent
1176 * not available on all systems @*
1177 ** unless @option{-fdefault-integer-8} is used @*
1178 *** unless @option{-fdefault-real-8} is used (see @ref{Fortran Dialect Options})
1180 @noindent
1181 The @code{KIND} value matches the storage size in bytes, except for
1182 @code{COMPLEX} where the storage size is twice as much (or both real and
1183 imaginary part are a real value of the given size).  It is recommended to use
1184 the @ref{SELECTED_CHAR_KIND}, @ref{SELECTED_INT_KIND} and
1185 @ref{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics or the @code{INT8}, @code{INT16},
1186 @code{INT32}, @code{INT64}, @code{REAL32}, @code{REAL64}, and @code{REAL128}
1187 parameters of the @code{ISO_FORTRAN_ENV} module instead of the concrete values.
1188 The available kind parameters can be found in the constant arrays
1189 @code{CHARACTER_KINDS}, @code{INTEGER_KINDS}, @code{LOGICAL_KINDS} and
1190 @code{REAL_KINDS} in the @ref{ISO_FORTRAN_ENV} module.  For C interoperability,
1191 the kind parameters of the @ref{ISO_C_BINDING} module should be used.
1194 @node Internal representation of LOGICAL variables
1195 @section Internal representation of LOGICAL variables
1196 @cindex logical, variable representation
1198 The Fortran standard does not specify how variables of @code{LOGICAL}
1199 type are represented, beyond requiring that @code{LOGICAL} variables
1200 of default kind have the same storage size as default @code{INTEGER}
1201 and @code{REAL} variables.  The GNU Fortran internal representation is
1202 as follows.
1204 A @code{LOGICAL(KIND=N)} variable is represented as an
1205 @code{INTEGER(KIND=N)} variable, however, with only two permissible
1206 values: @code{1} for @code{.TRUE.} and @code{0} for
1207 @code{.FALSE.}.  Any other integer value results in undefined behavior.
1209 See also @ref{Argument passing conventions} and @ref{Interoperability with C}.
1212 @node Thread-safety of the runtime library
1213 @section Thread-safety of the runtime library
1214 @cindex thread-safety, threads
1216 GNU Fortran can be used in programs with multiple threads, e.g.@: by
1217 using OpenMP, by calling OS thread handling functions via the
1218 @code{ISO_C_BINDING} facility, or by GNU Fortran compiled library code
1219 being called from a multi-threaded program.
1221 The GNU Fortran runtime library, (@code{libgfortran}), supports being
1222 called concurrently from multiple threads with the following
1223 exceptions. 
1225 During library initialization, the C @code{getenv} function is used,
1226 which need not be thread-safe.  Similarly, the @code{getenv}
1227 function is used to implement the @code{GET_ENVIRONMENT_VARIABLE} and
1228 @code{GETENV} intrinsics.  It is the responsibility of the user to
1229 ensure that the environment is not being updated concurrently when any
1230 of these actions are taking place.
1232 The @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} and @code{SYSTEM} intrinsics are
1233 implemented with the @code{system} function, which need not be
1234 thread-safe.  It is the responsibility of the user to ensure that
1235 @code{system} is not called concurrently.
1237 For platforms not supporting thread-safe POSIX functions, further
1238 functionality might not be thread-safe.  For details, please consult
1239 the documentation for your operating system.
1241 The GNU Fortran runtime library uses various C library functions that
1242 depend on the locale, such as @code{strtod} and @code{snprintf}.  In
1243 order to work correctly in locale-aware programs that set the locale
1244 using @code{setlocale}, the locale is reset to the default ``C''
1245 locale while executing a formatted @code{READ} or @code{WRITE}
1246 statement.  On targets supporting the POSIX 2008 per-thread locale
1247 functions (e.g. @code{newlocale}, @code{uselocale},
1248 @code{freelocale}), these are used and thus the global locale set
1249 using @code{setlocale} or the per-thread locales in other threads are
1250 not affected.  However, on targets lacking this functionality, the
1251 global LC_NUMERIC locale is set to ``C'' during the formatted I/O.
1252 Thus, on such targets it's not safe to call @code{setlocale}
1253 concurrently from another thread while a Fortran formatted I/O
1254 operation is in progress.  Also, other threads doing something
1255 dependent on the LC_NUMERIC locale might not work correctly if a
1256 formatted I/O operation is in progress in another thread.
1258 @node Data consistency and durability
1259 @section Data consistency and durability
1260 @cindex consistency, durability
1262 This section contains a brief overview of data and metadata
1263 consistency and durability issues when doing I/O.
1265 With respect to durability, GNU Fortran makes no effort to ensure that
1266 data is committed to stable storage. If this is required, the GNU
1267 Fortran programmer can use the intrinsic @code{FNUM} to retrieve the
1268 low level file descriptor corresponding to an open Fortran unit. Then,
1269 using e.g. the @code{ISO_C_BINDING} feature, one can call the
1270 underlying system call to flush dirty data to stable storage, such as
1271 @code{fsync} on POSIX, @code{_commit} on MingW, or @code{fcntl(fd,
1272 F_FULLSYNC, 0)} on Mac OS X. The following example shows how to call
1273 fsync:
1275 @smallexample
1276   ! Declare the interface for POSIX fsync function
1277   interface
1278     function fsync (fd) bind(c,name="fsync")
1279     use iso_c_binding, only: c_int
1280       integer(c_int), value :: fd
1281       integer(c_int) :: fsync
1282     end function fsync
1283   end interface
1285   ! Variable declaration
1286   integer :: ret
1288   ! Opening unit 10
1289   open (10,file="foo")
1291   ! ...
1292   ! Perform I/O on unit 10
1293   ! ...
1295   ! Flush and sync
1296   flush(10)
1297   ret = fsync(fnum(10))
1299   ! Handle possible error
1300   if (ret /= 0) stop "Error calling FSYNC"
1301 @end smallexample
1303 With respect to consistency, for regular files GNU Fortran uses
1304 buffered I/O in order to improve performance. This buffer is flushed
1305 automatically when full and in some other situations, e.g. when
1306 closing a unit. It can also be explicitly flushed with the
1307 @code{FLUSH} statement. Also, the buffering can be turned off with the
1308 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL} and
1309 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} environment variables. Special
1310 files, such as terminals and pipes, are always unbuffered. Sometimes,
1311 however, further things may need to be done in order to allow other
1312 processes to see data that GNU Fortran has written, as follows.
1314 The Windows platform supports a relaxed metadata consistency model,
1315 where file metadata is written to the directory lazily. This means
1316 that, for instance, the @code{dir} command can show a stale size for a
1317 file. One can force a directory metadata update by closing the unit,
1318 or by calling @code{_commit} on the file descriptor. Note, though,
1319 that @code{_commit} will force all dirty data to stable storage, which
1320 is often a very slow operation.
1322 The Network File System (NFS) implements a relaxed consistency model
1323 called open-to-close consistency. Closing a file forces dirty data and
1324 metadata to be flushed to the server, and opening a file forces the
1325 client to contact the server in order to revalidate cached
1326 data. @code{fsync} will also force a flush of dirty data and metadata
1327 to the server. Similar to @code{open} and @code{close}, acquiring and
1328 releasing @code{fcntl} file locks, if the server supports them, will
1329 also force cache validation and flushing dirty data and metadata.
1332 @node Files opened without an explicit ACTION= specifier
1333 @section Files opened without an explicit ACTION= specifier
1334 @cindex open, action
1336 The Fortran standard says that if an @code{OPEN} statement is executed
1337 without an explicit @code{ACTION=} specifier, the default value is
1338 processor dependent.  GNU Fortran behaves as follows:
1340 @enumerate
1341 @item Attempt to open the file with @code{ACTION='READWRITE'}
1342 @item If that fails, try to open with @code{ACTION='READ'}
1343 @item If that fails, try to open with @code{ACTION='WRITE'}
1344 @item If that fails, generate an error
1345 @end enumerate
1348 @c ---------------------------------------------------------------------
1349 @c Extensions
1350 @c ---------------------------------------------------------------------
1352 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
1353 @c whenever that is written :-)
1355 @node Extensions
1356 @chapter Extensions
1357 @cindex extensions
1359 The two sections below detail the extensions to standard Fortran that are
1360 implemented in GNU Fortran, as well as some of the popular or
1361 historically important extensions that are not (or not yet) implemented.
1362 For the latter case, we explain the alternatives available to GNU Fortran
1363 users, including replacement by standard-conforming code or GNU
1364 extensions.
1366 @menu
1367 * Extensions implemented in GNU Fortran::
1368 * Extensions not implemented in GNU Fortran::
1369 @end menu
1372 @node Extensions implemented in GNU Fortran
1373 @section Extensions implemented in GNU Fortran
1374 @cindex extensions, implemented
1376 GNU Fortran implements a number of extensions over standard
1377 Fortran.  This chapter contains information on their syntax and
1378 meaning.  There are currently two categories of GNU Fortran
1379 extensions, those that provide functionality beyond that provided
1380 by any standard, and those that are supported by GNU Fortran
1381 purely for backward compatibility with legacy compilers.  By default,
1382 @option{-std=gnu} allows the compiler to accept both types of
1383 extensions, but to warn about the use of the latter.  Specifying
1384 either @option{-std=f95}, @option{-std=f2003} or @option{-std=f2008}
1385 disables both types of extensions, and @option{-std=legacy} allows both
1386 without warning.
1388 @menu
1389 * Old-style kind specifications::
1390 * Old-style variable initialization::
1391 * Extensions to namelist::
1392 * X format descriptor without count field::
1393 * Commas in FORMAT specifications::
1394 * Missing period in FORMAT specifications::
1395 * I/O item lists::
1396 * @code{Q} exponent-letter::
1397 * BOZ literal constants::
1398 * Real array indices::
1399 * Unary operators::
1400 * Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values::
1401 * Hollerith constants support::
1402 * Cray pointers::
1403 * CONVERT specifier::
1404 * OpenMP::
1405 * OpenACC::
1406 * Argument list functions::
1407 * Read/Write after EOF marker::
1408 @end menu
1410 @node Old-style kind specifications
1411 @subsection Old-style kind specifications
1412 @cindex kind, old-style
1414 GNU Fortran allows old-style kind specifications in declarations.  These
1415 look like:
1416 @smallexample
1417       TYPESPEC*size x,y,z
1418 @end smallexample
1419 @noindent
1420 where @code{TYPESPEC} is a basic type (@code{INTEGER}, @code{REAL},
1421 etc.), and where @code{size} is a byte count corresponding to the
1422 storage size of a valid kind for that type.  (For @code{COMPLEX}
1423 variables, @code{size} is the total size of the real and imaginary
1424 parts.)  The statement then declares @code{x}, @code{y} and @code{z} to
1425 be of type @code{TYPESPEC} with the appropriate kind.  This is
1426 equivalent to the standard-conforming declaration
1427 @smallexample
1428       TYPESPEC(k) x,y,z
1429 @end smallexample
1430 @noindent
1431 where @code{k} is the kind parameter suitable for the intended precision.  As
1432 kind parameters are implementation-dependent, use the @code{KIND},
1433 @code{SELECTED_INT_KIND} and @code{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics to retrieve
1434 the correct value, for instance @code{REAL*8 x} can be replaced by:
1435 @smallexample
1436 INTEGER, PARAMETER :: dbl = KIND(1.0d0)
1437 REAL(KIND=dbl) :: x
1438 @end smallexample
1440 @node Old-style variable initialization
1441 @subsection Old-style variable initialization
1443 GNU Fortran allows old-style initialization of variables of the
1444 form:
1445 @smallexample
1446       INTEGER i/1/,j/2/
1447       REAL x(2,2) /3*0.,1./
1448 @end smallexample
1449 The syntax for the initializers is as for the @code{DATA} statement, but
1450 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
1451 variable immediately preceding the initialization.  In other words,
1452 something like @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.  This style of
1453 initialization is only allowed in declarations without double colons
1454 (@code{::}); the double colons were introduced in Fortran 90, which also
1455 introduced a standard syntax for initializing variables in type
1456 declarations.
1458 Examples of standard-conforming code equivalent to the above example
1459 are:
1460 @smallexample
1461 ! Fortran 90
1462       INTEGER :: i = 1, j = 2
1463       REAL :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
1464 ! Fortran 77
1465       INTEGER i, j
1466       REAL x(2,2)
1467       DATA i/1/, j/2/, x/3*0.,1./
1468 @end smallexample
1470 Note that variables which are explicitly initialized in declarations
1471 or in @code{DATA} statements automatically acquire the @code{SAVE}
1472 attribute.
1474 @node Extensions to namelist
1475 @subsection Extensions to namelist
1476 @cindex Namelist
1478 GNU Fortran fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
1479 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
1480 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
1481 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
1482 namelist name.  Two extensions are permitted:
1484 Old-style use of @samp{$} instead of @samp{&}
1485 @smallexample
1486 $MYNML
1487  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
1488  CH(1:4) = "abcd"
1489 $END
1490 @end smallexample
1492 It should be noted that the default terminator is @samp{/} rather than
1493 @samp{&END}.
1495 Querying of the namelist when inputting from stdin.  After at least
1496 one space, entering @samp{?} sends to stdout the namelist name and the names of
1497 the variables in the namelist:
1498 @smallexample
1501 &mynml
1503  x%y
1504  ch
1505 &end
1506 @end smallexample
1508 Entering @samp{=?} outputs the namelist to stdout, as if
1509 @code{WRITE(*,NML = mynml)} had been called:
1510 @smallexample
1513 &MYNML
1514  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
1515  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
1516  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
1517  CH=abcd,  /
1518 @end smallexample
1520 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
1521 messages to stderr and execution continues, even if @code{IOSTAT} is set.
1523 @code{PRINT} namelist is permitted.  This causes an error if
1524 @option{-std=f95} is used.
1525 @smallexample
1526 PROGRAM test_print
1527   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
1528   NAMELIST /mynml/ x
1529   PRINT mynml
1530 END PROGRAM test_print
1531 @end smallexample
1533 Expanded namelist reads are permitted.  This causes an error if 
1534 @option{-std=f95} is used.  In the following example, the first element
1535 of the array will be given the value 0.00 and the two succeeding
1536 elements will be given the values 1.00 and 2.00.
1537 @smallexample
1538 &MYNML
1539   X(1,1) = 0.00 , 1.00 , 2.00
1541 @end smallexample
1543 When writing a namelist, if no @code{DELIM=} is specified, by default a
1544 double quote is used to delimit character strings. If -std=F95, F2003,
1545 or F2008, etc, the delim status is set to 'none'.  Defaulting to
1546 quotes ensures that namelists with character strings can be subsequently
1547 read back in accurately.
1549 @node X format descriptor without count field
1550 @subsection @code{X} format descriptor without count field
1552 To support legacy codes, GNU Fortran permits the count field of the
1553 @code{X} edit descriptor in @code{FORMAT} statements to be omitted.
1554 When omitted, the count is implicitly assumed to be one.
1556 @smallexample
1557        PRINT 10, 2, 3
1558 10     FORMAT (I1, X, I1)
1559 @end smallexample
1561 @node Commas in FORMAT specifications
1562 @subsection Commas in @code{FORMAT} specifications
1564 To support legacy codes, GNU Fortran allows the comma separator
1565 to be omitted immediately before and after character string edit
1566 descriptors in @code{FORMAT} statements.
1568 @smallexample
1569        PRINT 10, 2, 3
1570 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
1571 @end smallexample
1574 @node Missing period in FORMAT specifications
1575 @subsection Missing period in @code{FORMAT} specifications
1577 To support legacy codes, GNU Fortran allows missing periods in format
1578 specifications if and only if @option{-std=legacy} is given on the
1579 command line.  This is considered non-conforming code and is
1580 discouraged.
1582 @smallexample
1583        REAL :: value
1584        READ(*,10) value
1585 10     FORMAT ('F4')
1586 @end smallexample
1588 @node I/O item lists
1589 @subsection I/O item lists
1590 @cindex I/O item lists
1592 To support legacy codes, GNU Fortran allows the input item list
1593 of the @code{READ} statement, and the output item lists of the
1594 @code{WRITE} and @code{PRINT} statements, to start with a comma.
1596 @node @code{Q} exponent-letter
1597 @subsection @code{Q} exponent-letter
1598 @cindex @code{Q} exponent-letter
1600 GNU Fortran accepts real literal constants with an exponent-letter
1601 of @code{Q}, for example, @code{1.23Q45}.  The constant is interpreted
1602 as a @code{REAL(16)} entity on targets that support this type.  If
1603 the target does not support @code{REAL(16)} but has a @code{REAL(10)}
1604 type, then the real-literal-constant will be interpreted as a
1605 @code{REAL(10)} entity.  In the absence of @code{REAL(16)} and
1606 @code{REAL(10)}, an error will occur.
1608 @node BOZ literal constants
1609 @subsection BOZ literal constants
1610 @cindex BOZ literal constants
1612 Besides decimal constants, Fortran also supports binary (@code{b}),
1613 octal (@code{o}) and hexadecimal (@code{z}) integer constants.  The
1614 syntax is: @samp{prefix quote digits quote}, were the prefix is
1615 either @code{b}, @code{o} or @code{z}, quote is either @code{'} or
1616 @code{"} and the digits are for binary @code{0} or @code{1}, for
1617 octal between @code{0} and @code{7}, and for hexadecimal between
1618 @code{0} and @code{F}.  (Example: @code{b'01011101'}.)
1620 Up to Fortran 95, BOZ literals were only allowed to initialize
1621 integer variables in DATA statements.  Since Fortran 2003 BOZ literals
1622 are also allowed as argument of @code{REAL}, @code{DBLE}, @code{INT}
1623 and @code{CMPLX}; the result is the same as if the integer BOZ
1624 literal had been converted by @code{TRANSFER} to, respectively,
1625 @code{real}, @code{double precision}, @code{integer} or @code{complex}.
1626 As GNU Fortran extension the intrinsic procedures @code{FLOAT},
1627 @code{DFLOAT}, @code{COMPLEX} and @code{DCMPLX} are treated alike.
1629 As an extension, GNU Fortran allows hexadecimal BOZ literal constants to
1630 be specified using the @code{X} prefix, in addition to the standard
1631 @code{Z} prefix.  The BOZ literal can also be specified by adding a
1632 suffix to the string, for example, @code{Z'ABC'} and @code{'ABC'Z} are
1633 equivalent.
1635 Furthermore, GNU Fortran allows using BOZ literal constants outside
1636 DATA statements and the four intrinsic functions allowed by Fortran 2003.
1637 In DATA statements, in direct assignments, where the right-hand side
1638 only contains a BOZ literal constant, and for old-style initializers of
1639 the form @code{integer i /o'0173'/}, the constant is transferred
1640 as if @code{TRANSFER} had been used; for @code{COMPLEX} numbers, only
1641 the real part is initialized unless @code{CMPLX} is used.  In all other
1642 cases, the BOZ literal constant is converted to an @code{INTEGER} value with
1643 the largest decimal representation.  This value is then converted
1644 numerically to the type and kind of the variable in question.
1645 (For instance, @code{real :: r = b'0000001' + 1} initializes @code{r}
1646 with @code{2.0}.) As different compilers implement the extension
1647 differently, one should be careful when doing bitwise initialization
1648 of non-integer variables.
1650 Note that initializing an @code{INTEGER} variable with a statement such
1651 as @code{DATA i/Z'FFFFFFFF'/} will give an integer overflow error rather
1652 than the desired result of @math{-1} when @code{i} is a 32-bit integer
1653 on a system that supports 64-bit integers.  The @samp{-fno-range-check}
1654 option can be used as a workaround for legacy code that initializes
1655 integers in this manner.
1657 @node Real array indices
1658 @subsection Real array indices
1659 @cindex array, indices of type real
1661 As an extension, GNU Fortran allows the use of @code{REAL} expressions
1662 or variables as array indices.
1664 @node Unary operators
1665 @subsection Unary operators
1666 @cindex operators, unary
1668 As an extension, GNU Fortran allows unary plus and unary minus operators
1669 to appear as the second operand of binary arithmetic operators without
1670 the need for parenthesis.
1672 @smallexample
1673        X = Y * -Z
1674 @end smallexample
1676 @node Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values
1677 @subsection Implicitly convert @code{LOGICAL} and @code{INTEGER} values
1678 @cindex conversion, to integer
1679 @cindex conversion, to logical
1681 As an extension for backwards compatibility with other compilers, GNU
1682 Fortran allows the implicit conversion of @code{LOGICAL} values to
1683 @code{INTEGER} values and vice versa.  When converting from a
1684 @code{LOGICAL} to an @code{INTEGER}, @code{.FALSE.} is interpreted as
1685 zero, and @code{.TRUE.} is interpreted as one.  When converting from
1686 @code{INTEGER} to @code{LOGICAL}, the value zero is interpreted as
1687 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
1689 @smallexample
1690         LOGICAL :: l
1691         l = 1
1692 @end smallexample
1693 @smallexample
1694         INTEGER :: i
1695         i = .TRUE.
1696 @end smallexample
1698 However, there is no implicit conversion of @code{INTEGER} values in
1699 @code{if}-statements, nor of @code{LOGICAL} or @code{INTEGER} values
1700 in I/O operations.
1702 @node Hollerith constants support
1703 @subsection Hollerith constants support
1704 @cindex Hollerith constants
1706 GNU Fortran supports Hollerith constants in assignments, function
1707 arguments, and @code{DATA} and @code{ASSIGN} statements.  A Hollerith
1708 constant is written as a string of characters preceded by an integer
1709 constant indicating the character count, and the letter @code{H} or
1710 @code{h}, and stored in bytewise fashion in a numeric (@code{INTEGER},
1711 @code{REAL}, or @code{complex}) or @code{LOGICAL} variable.  The
1712 constant will be padded or truncated to fit the size of the variable in
1713 which it is stored.
1715 Examples of valid uses of Hollerith constants:
1716 @smallexample
1717       complex*16 x(2)
1718       data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
1719       x(1) = 16HABCDEFGHIJKLMNOP
1720       call foo (4h abc)
1721 @end smallexample
1723 Invalid Hollerith constants examples:
1724 @smallexample
1725       integer*4 a
1726       a = 8H12345678 ! Valid, but the Hollerith constant will be truncated.
1727       a = 0H         ! At least one character is needed.
1728 @end smallexample
1730 In general, Hollerith constants were used to provide a rudimentary
1731 facility for handling character strings in early Fortran compilers,
1732 prior to the introduction of @code{CHARACTER} variables in Fortran 77;
1733 in those cases, the standard-compliant equivalent is to convert the
1734 program to use proper character strings.  On occasion, there may be a
1735 case where the intent is specifically to initialize a numeric variable
1736 with a given byte sequence.  In these cases, the same result can be
1737 obtained by using the @code{TRANSFER} statement, as in this example.
1738 @smallexample
1739       INTEGER(KIND=4) :: a
1740       a = TRANSFER ("abcd", a)     ! equivalent to: a = 4Habcd
1741 @end smallexample
1744 @node Cray pointers
1745 @subsection Cray pointers
1746 @cindex pointer, Cray
1748 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
1749 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
1750 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
1751 "pointee" that is used to dereference the pointer.
1753 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
1754 @smallexample
1755         pointer ( <pointer> , <pointee> )
1756 @end smallexample
1758 @smallexample
1759         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
1760 @end smallexample
1761 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
1762 The pointee may be an array or scalar.  A pointee can be an assumed
1763 size array---that is, the last dimension may be left unspecified by
1764 using a @code{*} in place of a value---but a pointee cannot be an
1765 assumed shape array.  No space is allocated for the pointee.
1767 The pointee may have its type declared before or after the pointer
1768 statement, and its array specification (if any) may be declared
1769 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
1770 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
1771 machines have default integer sizes that are different than the size
1772 of a pointer, and so the following code is not portable:
1773 @smallexample
1774         integer ipt
1775         pointer (ipt, iarr)
1776 @end smallexample
1777 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
1778 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
1779 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
1780 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
1781 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
1782 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
1783 pointer.
1785 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
1786 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
1787 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
1788 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
1789 @smallexample
1790         real target(10)
1791         real pointee(10)
1792         pointer (ipt, pointee)
1793         ipt = loc (target)
1794         ipt = ipt + 1       
1795 @end smallexample
1796 The last statement does not set @code{ipt} to the address of
1797 @code{target(1)}, as it would in C pointer arithmetic.  Adding @code{1}
1798 to @code{ipt} just adds one byte to the address stored in @code{ipt}.
1800 Any expression involving the pointee will be translated to use the
1801 value stored in the pointer as the base address.
1803 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
1804 function @code{LOC()}.  The @code{LOC()} function is equivalent to the
1805 @code{&} operator in C, except the address is cast to an integer type:
1806 @smallexample
1807         real ar(10)
1808         pointer(ipt, arpte(10))
1809         real arpte
1810         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
1811         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
1812 @end smallexample
1813 The pointer can also be set by a call to the @code{MALLOC} intrinsic
1814 (see @ref{MALLOC}).
1816 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
1817 example:
1818 @smallexample
1819         integer target(10)
1820         integer iarr(10)
1821         pointer (ipt, iarr)
1822         ipt = loc(target)
1823 @end smallexample
1824 As long as @code{ipt} remains unchanged, @code{iarr} is now an alias for
1825 @code{target}.  The optimizer, however, will not detect this aliasing, so
1826 it is unsafe to use @code{iarr} and @code{target} simultaneously.  Using
1827 a pointee in any way that violates the Fortran aliasing rules or
1828 assumptions is illegal.  It is the user's responsibility to avoid doing
1829 this; the compiler works under the assumption that no such aliasing
1830 occurs.
1832 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e., when
1833 they are used to access a dynamically allocated block of memory), and
1834 also in any routine where a pointee is used, but any variable with which
1835 it shares storage is not used.  Code that violates these rules may not
1836 run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer; any code
1837 that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this is not
1838 unique to GNU Fortran; any Fortran compiler that supports Cray pointers
1839 will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
1841 There are a number of restrictions on the attributes that can be applied
1842 to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
1843 @code{ALLOCATABLE}, @code{INTENT}, @code{OPTIONAL}, @code{DUMMY},
1844 @code{TARGET}, @code{INTRINSIC}, or @code{POINTER} attributes.  Pointers
1845 may not have the @code{DIMENSION}, @code{POINTER}, @code{TARGET},
1846 @code{ALLOCATABLE}, @code{EXTERNAL}, or @code{INTRINSIC} attributes, nor
1847 may they be function results.  Pointees may not occur in more than one
1848 pointer statement.  A pointee cannot be a pointer.  Pointees cannot occur
1849 in equivalence, common, or data statements.
1851 A Cray pointer may also point to a function or a subroutine.  For
1852 example, the following excerpt is valid:
1853 @smallexample
1854   implicit none
1855   external sub
1856   pointer (subptr,subpte)
1857   external subpte
1858   subptr = loc(sub)
1859   call subpte()
1860   [...]
1861   subroutine sub
1862   [...]
1863   end subroutine sub
1864 @end smallexample
1866 A pointer may be modified during the course of a program, and this
1867 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1868 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1869 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1870 will not change the base address of the array that was passed.
1872 @node CONVERT specifier
1873 @subsection @code{CONVERT} specifier
1874 @cindex @code{CONVERT} specifier
1876 GNU Fortran allows the conversion of unformatted data between little-
1877 and big-endian representation to facilitate moving of data
1878 between different systems.  The conversion can be indicated with
1879 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1880 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1881 the data format via an environment variable.
1883 Valid values for @code{CONVERT} are:
1884 @itemize @w{}
1885 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1886 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1887 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1888 for unformatted files.
1889 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1890 unformatted files.
1891 @end itemize
1893 Using the option could look like this:
1894 @smallexample
1895   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1896        convert='big_endian')
1897 @end smallexample
1899 The value of the conversion can be queried by using
1900 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1901 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1903 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1904 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1905 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1906 ``extended double'' types on different architectures such as
1907 m68k and x86_64, which GNU Fortran
1908 supports as @code{REAL(KIND=10)} and @code{REAL(KIND=16)}, will
1909 probably not work.
1911 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1912 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1913 open statement}.  This is to give control over data formats to
1914 users who do not have the source code of their program available.
1916 Using anything but the native representation for unformatted data
1917 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1918 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1919 portable.
1921 @node OpenMP
1922 @subsection OpenMP
1923 @cindex OpenMP
1925 OpenMP (Open Multi-Processing) is an application programming
1926 interface (API) that supports multi-platform shared memory 
1927 multiprocessing programming in C/C++ and Fortran on many 
1928 architectures, including Unix and Microsoft Windows platforms.
1929 It consists of a set of compiler directives, library routines,
1930 and environment variables that influence run-time behavior.
1932 GNU Fortran strives to be compatible to the 
1933 @uref{http://openmp.org/wp/openmp-specifications/,
1934 OpenMP Application Program Interface v4.0}.
1936 To enable the processing of the OpenMP directive @code{!$omp} in
1937 free-form source code; the @code{c$omp}, @code{*$omp} and @code{!$omp}
1938 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation sentinels
1939 in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$} sentinels
1940 in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with the
1941 @option{-fopenmp}.  This also arranges for automatic linking of the
1942 GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library
1943 @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU Offloading and Multi Processing Runtime
1944 Library}.
1946 The OpenMP Fortran runtime library routines are provided both in a
1947 form of a Fortran 90 module named @code{omp_lib} and in a form of
1948 a Fortran @code{include} file named @file{omp_lib.h}.
1950 An example of a parallelized loop taken from Appendix A.1 of
1951 the OpenMP Application Program Interface v2.5:
1952 @smallexample
1953 SUBROUTINE A1(N, A, B)
1954   INTEGER I, N
1955   REAL B(N), A(N)
1956 !$OMP PARALLEL DO !I is private by default
1957   DO I=2,N
1958     B(I) = (A(I) + A(I-1)) / 2.0
1959   ENDDO
1960 !$OMP END PARALLEL DO
1961 END SUBROUTINE A1
1962 @end smallexample
1964 Please note:
1965 @itemize
1966 @item
1967 @option{-fopenmp} implies @option{-frecursive}, i.e., all local arrays
1968 will be allocated on the stack.  When porting existing code to OpenMP,
1969 this may lead to surprising results, especially to segmentation faults
1970 if the stacksize is limited.
1972 @item
1973 On glibc-based systems, OpenMP enabled applications cannot be statically
1974 linked due to limitations of the underlying pthreads-implementation.  It
1975 might be possible to get a working solution if 
1976 @command{-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive} is added
1977 to the command line.  However, this is not supported by @command{gcc} and
1978 thus not recommended.
1979 @end itemize
1981 @node OpenACC
1982 @subsection OpenACC
1983 @cindex OpenACC
1985 OpenACC is an application programming interface (API) that supports
1986 offloading of code to accelerator devices.  It consists of a set of
1987 compiler directives, library routines, and environment variables that
1988 influence run-time behavior.
1990 GNU Fortran strives to be compatible to the
1991 @uref{http://www.openacc.org/, OpenACC Application Programming
1992 Interface v2.0}.
1994 To enable the processing of the OpenACC directive @code{!$acc} in
1995 free-form source code; the @code{c$acc}, @code{*$acc} and @code{!$acc}
1996 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation
1997 sentinels in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$}
1998 sentinels in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with
1999 the @option{-fopenacc}.  This also arranges for automatic linking of
2000 the GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library
2001 @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU Offloading and Multi Processing Runtime
2002 Library}.
2004 The OpenACC Fortran runtime library routines are provided both in a
2005 form of a Fortran 90 module named @code{openacc} and in a form of a
2006 Fortran @code{include} file named @file{openacc_lib.h}.
2008 Note that this is an experimental feature, incomplete, and subject to
2009 change in future versions of GCC.  See
2010 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/OpenACC} for more information.
2012 @node Argument list functions
2013 @subsection Argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} and @code{%LOC}
2014 @cindex argument list functions
2015 @cindex @code{%VAL}
2016 @cindex @code{%REF}
2017 @cindex @code{%LOC}
2019 GNU Fortran supports argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} 
2020 and @code{%LOC} statements, for backward compatibility with g77. 
2021 It is recommended that these should be used only for code that is 
2022 accessing facilities outside of GNU Fortran, such as operating system 
2023 or windowing facilities.  It is best to constrain such uses to isolated 
2024 portions of a program--portions that deal specifically and exclusively 
2025 with low-level, system-dependent facilities.  Such portions might well 
2026 provide a portable interface for use by the program as a whole, but are 
2027 themselves not portable, and should be thoroughly tested each time they 
2028 are rebuilt using a new compiler or version of a compiler.
2030 @code{%VAL} passes a scalar argument by value, @code{%REF} passes it by 
2031 reference and @code{%LOC} passes its memory location.  Since gfortran 
2032 already passes scalar arguments by reference, @code{%REF} is in effect 
2033 a do-nothing.  @code{%LOC} has the same effect as a Fortran pointer.
2035 An example of passing an argument by value to a C subroutine foo.:
2036 @smallexample
2038 C prototype      void foo_ (float x);
2040       external foo
2041       real*4 x
2042       x = 3.14159
2043       call foo (%VAL (x))
2044       end
2045 @end smallexample
2047 For details refer to the g77 manual
2048 @uref{https://gcc.gnu.org/@/onlinedocs/@/gcc-3.4.6/@/g77/@/index.html#Top}.
2050 Also, @code{c_by_val.f} and its partner @code{c_by_val.c} of the
2051 GNU Fortran testsuite are worth a look.
2053 @node Read/Write after EOF marker
2054 @subsection Read/Write after EOF marker
2055 @cindex @code{EOF}
2056 @cindex @code{BACKSPACE}
2057 @cindex @code{REWIND}
2059 Some legacy codes rely on allowing @code{READ} or @code{WRITE} after the
2060 EOF file marker in order to find the end of a file. GNU Fortran normally
2061 rejects these codes with a run-time error message and suggests the user
2062 consider @code{BACKSPACE} or @code{REWIND} to properly position
2063 the file before the EOF marker.  As an extension, the run-time error may
2064 be disabled using -std=legacy.
2066 @node Extensions not implemented in GNU Fortran
2067 @section Extensions not implemented in GNU Fortran
2068 @cindex extensions, not implemented
2070 The long history of the Fortran language, its wide use and broad
2071 userbase, the large number of different compiler vendors and the lack of
2072 some features crucial to users in the first standards have lead to the
2073 existence of a number of important extensions to the language.  While
2074 some of the most useful or popular extensions are supported by the GNU
2075 Fortran compiler, not all existing extensions are supported.  This section
2076 aims at listing these extensions and offering advice on how best make
2077 code that uses them running with the GNU Fortran compiler.
2079 @c More can be found here:
2080 @c   -- https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.6/g77/Missing-Features.html
2081 @c   -- the list of Fortran and libgfortran bugs closed as WONTFIX:
2082 @c      http://tinyurl.com/2u4h5y
2084 @menu
2085 * STRUCTURE and RECORD::
2086 @c * UNION and MAP::
2087 * ENCODE and DECODE statements::
2088 * Variable FORMAT expressions::
2089 @c * Q edit descriptor::
2090 @c * AUTOMATIC statement::
2091 @c * TYPE and ACCEPT I/O Statements::
2092 @c * .XOR. operator::
2093 @c * CARRIAGECONTROL, DEFAULTFILE, DISPOSE and RECORDTYPE I/O specifiers::
2094 @c * Omitted arguments in procedure call::
2095 * Alternate complex function syntax::
2096 * Volatile COMMON blocks::
2097 @end menu
2100 @node STRUCTURE and RECORD
2101 @subsection @code{STRUCTURE} and @code{RECORD}
2102 @cindex @code{STRUCTURE}
2103 @cindex @code{RECORD}
2105 Record structures are a pre-Fortran-90 vendor extension to create
2106 user-defined aggregate data types.  GNU Fortran does not support
2107 record structures, only Fortran 90's ``derived types'', which have
2108 a different syntax.
2110 In many cases, record structures can easily be converted to derived types.
2111 To convert, replace @code{STRUCTURE /}@var{structure-name}@code{/}
2112 by @code{TYPE} @var{type-name}.  Additionally, replace
2113 @code{RECORD /}@var{structure-name}@code{/} by
2114 @code{TYPE(}@var{type-name}@code{)}. Finally, in the component access,
2115 replace the period (@code{.}) by the percent sign (@code{%}).
2117 Here is an example of code using the non portable record structure syntax:
2119 @example
2120 ! Declaring a structure named ``item'' and containing three fields:
2121 ! an integer ID, an description string and a floating-point price.
2122 STRUCTURE /item/
2123   INTEGER id
2124   CHARACTER(LEN=200) description
2125   REAL price
2126 END STRUCTURE
2128 ! Define two variables, an single record of type ``item''
2129 ! named ``pear'', and an array of items named ``store_catalog''
2130 RECORD /item/ pear, store_catalog(100)
2132 ! We can directly access the fields of both variables
2133 pear.id = 92316
2134 pear.description = "juicy D'Anjou pear"
2135 pear.price = 0.15
2136 store_catalog(7).id = 7831
2137 store_catalog(7).description = "milk bottle"
2138 store_catalog(7).price = 1.2
2140 ! We can also manipulate the whole structure
2141 store_catalog(12) = pear
2142 print *, store_catalog(12)
2143 @end example
2145 @noindent
2146 This code can easily be rewritten in the Fortran 90 syntax as following:
2148 @example
2149 ! ``STRUCTURE /name/ ... END STRUCTURE'' becomes
2150 ! ``TYPE name ... END TYPE''
2151 TYPE item
2152   INTEGER id
2153   CHARACTER(LEN=200) description
2154   REAL price
2155 END TYPE
2157 ! ``RECORD /name/ variable'' becomes ``TYPE(name) variable''
2158 TYPE(item) pear, store_catalog(100)
2160 ! Instead of using a dot (.) to access fields of a record, the
2161 ! standard syntax uses a percent sign (%)
2162 pear%id = 92316
2163 pear%description = "juicy D'Anjou pear"
2164 pear%price = 0.15
2165 store_catalog(7)%id = 7831
2166 store_catalog(7)%description = "milk bottle"
2167 store_catalog(7)%price = 1.2
2169 ! Assignments of a whole variable do not change
2170 store_catalog(12) = pear
2171 print *, store_catalog(12)
2172 @end example
2175 @c @node UNION and MAP
2176 @c @subsection @code{UNION} and @code{MAP}
2177 @c @cindex @code{UNION}
2178 @c @cindex @code{MAP}
2180 @c For help writing this one, see
2181 @c http://www.eng.umd.edu/~nsw/ench250/fortran1.htm#UNION and
2182 @c http://www.tacc.utexas.edu/services/userguides/pgi/pgiws_ug/pgi32u06.htm
2185 @node ENCODE and DECODE statements
2186 @subsection @code{ENCODE} and @code{DECODE} statements
2187 @cindex @code{ENCODE}
2188 @cindex @code{DECODE}
2190 GNU Fortran does not support the @code{ENCODE} and @code{DECODE}
2191 statements.  These statements are best replaced by @code{READ} and
2192 @code{WRITE} statements involving internal files (@code{CHARACTER}
2193 variables and arrays), which have been part of the Fortran standard since
2194 Fortran 77.  For example, replace a code fragment like
2196 @smallexample
2197       INTEGER*1 LINE(80)
2198       REAL A, B, C
2199 c     ... Code that sets LINE
2200       DECODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2201  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2202 @end smallexample
2204 @noindent
2205 with the following:
2207 @smallexample
2208       CHARACTER(LEN=80) LINE
2209       REAL A, B, C
2210 c     ... Code that sets LINE
2211       READ (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2212  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2213 @end smallexample
2215 Similarly, replace a code fragment like
2217 @smallexample
2218       INTEGER*1 LINE(80)
2219       REAL A, B, C
2220 c     ... Code that sets A, B and C
2221       ENCODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2222  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2223 @end smallexample
2225 @noindent
2226 with the following:
2228 @smallexample
2229       CHARACTER(LEN=80) LINE
2230       REAL A, B, C
2231 c     ... Code that sets A, B and C
2232       WRITE (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2233  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2234 @end smallexample
2237 @node Variable FORMAT expressions
2238 @subsection Variable @code{FORMAT} expressions
2239 @cindex @code{FORMAT}
2241 A variable @code{FORMAT} expression is format statement which includes
2242 angle brackets enclosing a Fortran expression: @code{FORMAT(I<N>)}.  GNU
2243 Fortran does not support this legacy extension.  The effect of variable
2244 format expressions can be reproduced by using the more powerful (and
2245 standard) combination of internal output and string formats.  For example,
2246 replace a code fragment like this:
2248 @smallexample
2249       WRITE(6,20) INT1
2250  20   FORMAT(I<N+1>)
2251 @end smallexample
2253 @noindent
2254 with the following:
2256 @smallexample
2257 c     Variable declaration
2258       CHARACTER(LEN=20) FMT
2259 c     
2260 c     Other code here...
2262       WRITE(FMT,'("(I", I0, ")")') N+1
2263       WRITE(6,FMT) INT1
2264 @end smallexample
2266 @noindent
2267 or with:
2269 @smallexample
2270 c     Variable declaration
2271       CHARACTER(LEN=20) FMT
2272 c     
2273 c     Other code here...
2275       WRITE(FMT,*) N+1
2276       WRITE(6,"(I" // ADJUSTL(FMT) // ")") INT1
2277 @end smallexample
2280 @node Alternate complex function syntax
2281 @subsection Alternate complex function syntax
2282 @cindex Complex function
2284 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2285 complex functions with the syntax @code{COMPLEX FUNCTION name*16()}, as
2286 well as @code{COMPLEX*16 FUNCTION name()}.  Both are non-standard, legacy
2287 extensions.  @command{gfortran} accepts the latter form, which is more
2288 common, but not the former.
2291 @node Volatile COMMON blocks
2292 @subsection Volatile @code{COMMON} blocks
2293 @cindex @code{VOLATILE}
2294 @cindex @code{COMMON}
2296 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2297 @code{COMMON} with the @code{VOLATILE} attribute. This is
2298 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2299 @command{gfortran}.  Note that @command{gfortran} accepts
2300 @code{VOLATILE} variables in @code{COMMON} blocks since revision 4.3.
2304 @c ---------------------------------------------------------------------
2305 @c Mixed-Language Programming
2306 @c ---------------------------------------------------------------------
2308 @node Mixed-Language Programming
2309 @chapter Mixed-Language Programming
2310 @cindex Interoperability
2311 @cindex Mixed-language programming
2313 @menu
2314 * Interoperability with C::
2315 * GNU Fortran Compiler Directives::
2316 * Non-Fortran Main Program::
2317 * Naming and argument-passing conventions::
2318 @end menu
2320 This chapter is about mixed-language interoperability, but also applies
2321 if one links Fortran code compiled by different compilers.  In most cases,
2322 use of the C Binding features of the Fortran 2003 standard is sufficient,
2323 and their use is highly recommended.
2326 @node Interoperability with C
2327 @section Interoperability with C
2329 @menu
2330 * Intrinsic Types::
2331 * Derived Types and struct::
2332 * Interoperable Global Variables::
2333 * Interoperable Subroutines and Functions::
2334 * Working with Pointers::
2335 * Further Interoperability of Fortran with C::
2336 @end menu
2338 Since Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004(E)) there is a
2339 standardized way to generate procedure and derived-type
2340 declarations and global variables which are interoperable with C
2341 (ISO/IEC 9899:1999).  The @code{bind(C)} attribute has been added
2342 to inform the compiler that a symbol shall be interoperable with C;
2343 also, some constraints are added.  Note, however, that not
2344 all C features have a Fortran equivalent or vice versa.  For instance,
2345 neither C's unsigned integers nor C's functions with variable number
2346 of arguments have an equivalent in Fortran.
2348 Note that array dimensions are reversely ordered in C and that arrays in
2349 C always start with index 0 while in Fortran they start by default with
2350 1.  Thus, an array declaration @code{A(n,m)} in Fortran matches
2351 @code{A[m][n]} in C and accessing the element @code{A(i,j)} matches
2352 @code{A[j-1][i-1]}.  The element following @code{A(i,j)} (C: @code{A[j-1][i-1]};
2353 assuming @math{i < n}) in memory is @code{A(i+1,j)} (C: @code{A[j-1][i]}).
2355 @node Intrinsic Types
2356 @subsection Intrinsic Types
2358 In order to ensure that exactly the same variable type and kind is used
2359 in C and Fortran, the named constants shall be used which are defined in the
2360 @code{ISO_C_BINDING} intrinsic module.  That module contains named constants
2361 for kind parameters and character named constants for the escape sequences
2362 in C.  For a list of the constants, see @ref{ISO_C_BINDING}.
2364 For logical types, please note that the Fortran standard only guarantees
2365 interoperability between C99's @code{_Bool} and Fortran's @code{C_Bool}-kind
2366 logicals and C99 defines that @code{true} has the value 1 and @code{false}
2367 the value 0.  Using any other integer value with GNU Fortran's @code{LOGICAL}
2368 (with any kind parameter) gives an undefined result.  (Passing other integer
2369 values than 0 and 1 to GCC's @code{_Bool} is also undefined, unless the
2370 integer is explicitly or implicitly casted to @code{_Bool}.)
2374 @node Derived Types and struct
2375 @subsection Derived Types and struct
2377 For compatibility of derived types with @code{struct}, one needs to use
2378 the @code{BIND(C)} attribute in the type declaration.  For instance, the
2379 following type declaration
2381 @smallexample
2382  USE ISO_C_BINDING
2383  TYPE, BIND(C) :: myType
2384    INTEGER(C_INT) :: i1, i2
2385    INTEGER(C_SIGNED_CHAR) :: i3
2386    REAL(C_DOUBLE) :: d1
2387    COMPLEX(C_FLOAT_COMPLEX) :: c1
2388    CHARACTER(KIND=C_CHAR) :: str(5)
2389  END TYPE
2390 @end smallexample
2392 matches the following @code{struct} declaration in C
2394 @smallexample
2395  struct @{
2396    int i1, i2;
2397    /* Note: "char" might be signed or unsigned.  */
2398    signed char i3;
2399    double d1;
2400    float _Complex c1;
2401    char str[5];
2402  @} myType;
2403 @end smallexample
2405 Derived types with the C binding attribute shall not have the @code{sequence}
2406 attribute, type parameters, the @code{extends} attribute, nor type-bound
2407 procedures.  Every component must be of interoperable type and kind and may not
2408 have the @code{pointer} or @code{allocatable} attribute.  The names of the
2409 components are irrelevant for interoperability.
2411 As there exist no direct Fortran equivalents, neither unions nor structs
2412 with bit field or variable-length array members are interoperable.
2414 @node Interoperable Global Variables
2415 @subsection Interoperable Global Variables
2417 Variables can be made accessible from C using the C binding attribute,
2418 optionally together with specifying a binding name.  Those variables
2419 have to be declared in the declaration part of a @code{MODULE},
2420 be of interoperable type, and have neither the @code{pointer} nor
2421 the @code{allocatable} attribute.
2423 @smallexample
2424   MODULE m
2425     USE myType_module
2426     USE ISO_C_BINDING
2427     integer(C_INT), bind(C, name="_MyProject_flags") :: global_flag
2428     type(myType), bind(C) :: tp
2429   END MODULE
2430 @end smallexample
2432 Here, @code{_MyProject_flags} is the case-sensitive name of the variable
2433 as seen from C programs while @code{global_flag} is the case-insensitive
2434 name as seen from Fortran.  If no binding name is specified, as for
2435 @var{tp}, the C binding name is the (lowercase) Fortran binding name.
2436 If a binding name is specified, only a single variable may be after the
2437 double colon.  Note of warning: You cannot use a global variable to
2438 access @var{errno} of the C library as the C standard allows it to be
2439 a macro.  Use the @code{IERRNO} intrinsic (GNU extension) instead.
2441 @node Interoperable Subroutines and Functions
2442 @subsection Interoperable Subroutines and Functions
2444 Subroutines and functions have to have the @code{BIND(C)} attribute to
2445 be compatible with C.  The dummy argument declaration is relatively
2446 straightforward.  However, one needs to be careful because C uses
2447 call-by-value by default while Fortran behaves usually similar to
2448 call-by-reference.  Furthermore, strings and pointers are handled
2449 differently.  Note that in Fortran 2003 and 2008 only explicit size
2450 and assumed-size arrays are supported but not assumed-shape or
2451 deferred-shape (i.e. allocatable or pointer) arrays.  However, those
2452 are allowed since the Technical Specification 29113, see
2453 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}
2455 To pass a variable by value, use the @code{VALUE} attribute.
2456 Thus, the following C prototype
2458 @smallexample
2459 @code{int func(int i, int *j)}
2460 @end smallexample
2462 matches the Fortran declaration
2464 @smallexample
2465   integer(c_int) function func(i,j)
2466     use iso_c_binding, only: c_int
2467     integer(c_int), VALUE :: i
2468     integer(c_int) :: j
2469 @end smallexample
2471 Note that pointer arguments also frequently need the @code{VALUE} attribute,
2472 see @ref{Working with Pointers}.
2474 Strings are handled quite differently in C and Fortran.  In C a string
2475 is a @code{NUL}-terminated array of characters while in Fortran each string
2476 has a length associated with it and is thus not terminated (by e.g.
2477 @code{NUL}).  For example, if one wants to use the following C function,
2479 @smallexample
2480   #include <stdio.h>
2481   void print_C(char *string) /* equivalent: char string[]  */
2482   @{
2483      printf("%s\n", string);
2484   @}
2485 @end smallexample
2487 to print ``Hello World'' from Fortran, one can call it using
2489 @smallexample
2490   use iso_c_binding, only: C_CHAR, C_NULL_CHAR
2491   interface
2492     subroutine print_c(string) bind(C, name="print_C")
2493       use iso_c_binding, only: c_char
2494       character(kind=c_char) :: string(*)
2495     end subroutine print_c
2496   end interface
2497   call print_c(C_CHAR_"Hello World"//C_NULL_CHAR)
2498 @end smallexample
2500 As the example shows, one needs to ensure that the
2501 string is @code{NUL} terminated.  Additionally, the dummy argument
2502 @var{string} of @code{print_C} is a length-one assumed-size
2503 array; using @code{character(len=*)} is not allowed.  The example
2504 above uses @code{c_char_"Hello World"} to ensure the string
2505 literal has the right type; typically the default character
2506 kind and @code{c_char} are the same and thus @code{"Hello World"}
2507 is equivalent.  However, the standard does not guarantee this.
2509 The use of strings is now further illustrated using the C library
2510 function @code{strncpy}, whose prototype is
2512 @smallexample
2513   char *strncpy(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
2514 @end smallexample
2516 The function @code{strncpy} copies at most @var{n} characters from
2517 string @var{s2} to @var{s1} and returns @var{s1}.  In the following
2518 example, we ignore the return value:
2520 @smallexample
2521   use iso_c_binding
2522   implicit none
2523   character(len=30) :: str,str2
2524   interface
2525     ! Ignore the return value of strncpy -> subroutine
2526     ! "restrict" is always assumed if we do not pass a pointer
2527     subroutine strncpy(dest, src, n) bind(C)
2528       import
2529       character(kind=c_char),  intent(out) :: dest(*)
2530       character(kind=c_char),  intent(in)  :: src(*)
2531       integer(c_size_t), value, intent(in) :: n
2532     end subroutine strncpy
2533   end interface
2534   str = repeat('X',30) ! Initialize whole string with 'X'
2535   call strncpy(str, c_char_"Hello World"//C_NULL_CHAR, &
2536                len(c_char_"Hello World",kind=c_size_t))
2537   print '(a)', str ! prints: "Hello WorldXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
2538   end
2539 @end smallexample
2541 The intrinsic procedures are described in @ref{Intrinsic Procedures}.
2543 @node Working with Pointers
2544 @subsection Working with Pointers
2546 C pointers are represented in Fortran via the special opaque derived type
2547 @code{type(c_ptr)} (with private components).  Thus one needs to
2548 use intrinsic conversion procedures to convert from or to C pointers.
2550 For some applications, using an assumed type (@code{TYPE(*)}) can be an
2551 alternative to a C pointer; see
2552 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
2554 For example,
2556 @smallexample
2557   use iso_c_binding
2558   type(c_ptr) :: cptr1, cptr2
2559   integer, target :: array(7), scalar
2560   integer, pointer :: pa(:), ps
2561   cptr1 = c_loc(array(1)) ! The programmer needs to ensure that the
2562                           ! array is contiguous if required by the C
2563                           ! procedure
2564   cptr2 = c_loc(scalar)
2565   call c_f_pointer(cptr2, ps)
2566   call c_f_pointer(cptr2, pa, shape=[7])
2567 @end smallexample
2569 When converting C to Fortran arrays, the one-dimensional @code{SHAPE} argument
2570 has to be passed.
2572 If a pointer is a dummy-argument of an interoperable procedure, it usually
2573 has to be declared using the @code{VALUE} attribute.  @code{void*}
2574 matches @code{TYPE(C_PTR), VALUE}, while @code{TYPE(C_PTR)} alone
2575 matches @code{void**}.
2577 Procedure pointers are handled analogously to pointers; the C type is
2578 @code{TYPE(C_FUNPTR)} and the intrinsic conversion procedures are
2579 @code{C_F_PROCPOINTER} and @code{C_FUNLOC}.
2581 Let us consider two examples of actually passing a procedure pointer from
2582 C to Fortran and vice versa.  Note that these examples are also very
2583 similar to passing ordinary pointers between both languages. First,
2584 consider this code in C:
2586 @smallexample
2587 /* Procedure implemented in Fortran.  */
2588 void get_values (void (*)(double));
2590 /* Call-back routine we want called from Fortran.  */
2591 void
2592 print_it (double x)
2594   printf ("Number is %f.\n", x);
2597 /* Call Fortran routine and pass call-back to it.  */
2598 void
2599 foobar ()
2601   get_values (&print_it);
2603 @end smallexample
2605 A matching implementation for @code{get_values} in Fortran, that correctly
2606 receives the procedure pointer from C and is able to call it, is given
2607 in the following @code{MODULE}:
2609 @smallexample
2610 MODULE m
2611   IMPLICIT NONE
2613   ! Define interface of call-back routine.
2614   ABSTRACT INTERFACE
2615     SUBROUTINE callback (x)
2616       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2617       REAL(KIND=C_DOUBLE), INTENT(IN), VALUE :: x
2618     END SUBROUTINE callback
2619   END INTERFACE
2621 CONTAINS
2623   ! Define C-bound procedure.
2624   SUBROUTINE get_values (cproc) BIND(C)
2625     USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2626     TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: cproc
2628     PROCEDURE(callback), POINTER :: proc
2630     ! Convert C to Fortran procedure pointer.
2631     CALL C_F_PROCPOINTER (cproc, proc)
2633     ! Call it.
2634     CALL proc (1.0_C_DOUBLE)
2635     CALL proc (-42.0_C_DOUBLE)
2636     CALL proc (18.12_C_DOUBLE)
2637   END SUBROUTINE get_values
2639 END MODULE m
2640 @end smallexample
2642 Next, we want to call a C routine that expects a procedure pointer argument
2643 and pass it a Fortran procedure (which clearly must be interoperable!).
2644 Again, the C function may be:
2646 @smallexample
2648 call_it (int (*func)(int), int arg)
2650   return func (arg);
2652 @end smallexample
2654 It can be used as in the following Fortran code:
2656 @smallexample
2657 MODULE m
2658   USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2659   IMPLICIT NONE
2661   ! Define interface of C function.
2662   INTERFACE
2663     INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION call_it (func, arg) BIND(C)
2664       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2665       TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: func
2666       INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2667     END FUNCTION call_it
2668   END INTERFACE
2670 CONTAINS
2672   ! Define procedure passed to C function.
2673   ! It must be interoperable!
2674   INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION double_it (arg) BIND(C)
2675     INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2676     double_it = arg + arg
2677   END FUNCTION double_it
2679   ! Call C function.
2680   SUBROUTINE foobar ()
2681     TYPE(C_FUNPTR) :: cproc
2682     INTEGER(KIND=C_INT) :: i
2684     ! Get C procedure pointer.
2685     cproc = C_FUNLOC (double_it)
2687     ! Use it.
2688     DO i = 1_C_INT, 10_C_INT
2689       PRINT *, call_it (cproc, i)
2690     END DO
2691   END SUBROUTINE foobar
2693 END MODULE m
2694 @end smallexample
2696 @node Further Interoperability of Fortran with C
2697 @subsection Further Interoperability of Fortran with C
2699 The Technical Specification ISO/IEC TS 29113:2012 on further
2700 interoperability of Fortran with C extends the interoperability support
2701 of Fortran 2003 and Fortran 2008. Besides removing some restrictions
2702 and constraints, it adds assumed-type (@code{TYPE(*)}) and assumed-rank
2703 (@code{dimension}) variables and allows for interoperability of
2704 assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays, including
2705 allocatables and pointers.
2707 Note: Currently, GNU Fortran does not support the array descriptor
2708 (dope vector) as specified in the Technical Specification, but uses
2709 an array descriptor with different fields. The Chasm Language
2710 Interoperability Tools, @url{http://chasm-interop.sourceforge.net/},
2711 provide an interface to GNU Fortran's array descriptor.
2713 The Technical Specification adds the following new features, which
2714 are supported by GNU Fortran:
2716 @itemize @bullet
2718 @item The @code{ASYNCHRONOUS} attribute has been clarified and
2719 extended to allow its use with asynchronous communication in
2720 user-provided libraries such as in implementations of the
2721 Message Passing Interface specification.
2723 @item Many constraints have been relaxed, in particular for
2724 the @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} intrinsics.
2726 @item The @code{OPTIONAL} attribute is now allowed for dummy
2727 arguments; an absent argument matches a @code{NULL} pointer.
2729 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}) have been added, which may
2730 only be used for dummy arguments.  They are unlimited polymorphic
2731 but contrary to @code{CLASS(*)} they do not contain any type
2732 information, similar to C's @code{void *} pointers.  Expressions
2733 of any type and kind can be passed; thus, it can be used as
2734 replacement for @code{TYPE(C_PTR)}, avoiding the use of
2735 @code{C_LOC} in the caller.
2737 Note, however, that @code{TYPE(*)} only accepts scalar arguments,
2738 unless the @code{DIMENSION} is explicitly specified.  As
2739 @code{DIMENSION(*)} only supports array (including array elements) but
2740 no scalars, it is not a full replacement for @code{C_LOC}.  On the
2741 other hand, assumed-type assumed-rank dummy arguments
2742 (@code{TYPE(*), DIMENSION(..)}) allow for both scalars and arrays, but
2743 require special code on the callee side to handle the array descriptor.
2745 @item Assumed-rank arrays (@code{DIMENSION(..)}) as dummy argument
2746 allow that scalars and arrays of any rank can be passed as actual
2747 argument. As the Technical Specification does not provide for direct
2748 means to operate with them, they have to be used either from the C side
2749 or be converted using @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} to scalars
2750 or arrays of a specific rank. The rank can be determined using the
2751 @code{RANK} intrinisic.
2752 @end itemize
2755 Currently unimplemented:
2757 @itemize @bullet
2759 @item GNU Fortran always uses an array descriptor, which does not
2760 match the one of the Technical Specification. The
2761 @code{ISO_Fortran_binding.h} header file and the C functions it
2762 specifies are not available.
2764 @item Using assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays in
2765 @code{BIND(C)} procedures is not fully supported. In particular,
2766 C interoperable strings of other length than one are not supported
2767 as this requires the new array descriptor.
2768 @end itemize
2771 @node GNU Fortran Compiler Directives
2772 @section GNU Fortran Compiler Directives
2774 The Fortran standard describes how a conforming program shall
2775 behave; however, the exact implementation is not standardized.  In order
2776 to allow the user to choose specific implementation details, compiler
2777 directives can be used to set attributes of variables and procedures
2778 which are not part of the standard.  Whether a given attribute is
2779 supported and its exact effects depend on both the operating system and
2780 on the processor; see
2781 @ref{Top,,C Extensions,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}
2782 for details.
2784 For procedures and procedure pointers, the following attributes can
2785 be used to change the calling convention:
2787 @itemize
2788 @item @code{CDECL} -- standard C calling convention
2789 @item @code{STDCALL} -- convention where the called procedure pops the stack
2790 @item @code{FASTCALL} -- part of the arguments are passed via registers
2791 instead using the stack
2792 @end itemize
2794 Besides changing the calling convention, the attributes also influence
2795 the decoration of the symbol name, e.g., by a leading underscore or by
2796 a trailing at-sign followed by the number of bytes on the stack.  When
2797 assigning a procedure to a procedure pointer, both should use the same
2798 calling convention.
2800 On some systems, procedures and global variables (module variables and
2801 @code{COMMON} blocks) need special handling to be accessible when they
2802 are in a shared library.  The following attributes are available:
2804 @itemize
2805 @item @code{DLLEXPORT} -- provide a global pointer to a pointer in the DLL
2806 @item @code{DLLIMPORT} -- reference the function or variable using a
2807 global pointer
2808 @end itemize
2810 For dummy arguments, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute can be used; in
2811 other compilers, it is also known as @code{IGNORE_TKR}.  For dummy arguments
2812 with this attribute actual arguments of any type and kind (similar to
2813 @code{TYPE(*)}), scalars and arrays of any rank (no equivalent
2814 in Fortran standard) are accepted.  As with @code{TYPE(*)}, the argument
2815 is unlimited polymorphic and no type information is available.
2816 Additionally, the argument may only be passed to dummy arguments
2817 with the @code{NO_ARG_CHECK} attribute and as argument to the
2818 @code{PRESENT} intrinsic function and to @code{C_LOC} of the
2819 @code{ISO_C_BINDING} module.
2821 Variables with @code{NO_ARG_CHECK} attribute shall be of assumed-type
2822 (@code{TYPE(*)}; recommended) or of type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL},
2823 @code{REAL} or @code{COMPLEX}. They shall not have the @code{ALLOCATE},
2824 @code{CODIMENSION}, @code{INTENT(OUT)}, @code{POINTER} or @code{VALUE}
2825 attribute; furthermore, they shall be either scalar or of assumed-size
2826 (@code{dimension(*)}). As @code{TYPE(*)}, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute
2827 requires an explicit interface.
2829 @itemize
2830 @item @code{NO_ARG_CHECK} -- disable the type, kind and rank checking
2831 @end itemize
2834 The attributes are specified using the syntax
2836 @code{!GCC$ ATTRIBUTES} @var{attribute-list} @code{::} @var{variable-list}
2838 where in free-form source code only whitespace is allowed before @code{!GCC$}
2839 and in fixed-form source code @code{!GCC$}, @code{cGCC$} or @code{*GCC$} shall
2840 start in the first column.
2842 For procedures, the compiler directives shall be placed into the body
2843 of the procedure; for variables and procedure pointers, they shall be in
2844 the same declaration part as the variable or procedure pointer.
2848 @node Non-Fortran Main Program
2849 @section Non-Fortran Main Program
2851 @menu
2852 * _gfortran_set_args:: Save command-line arguments
2853 * _gfortran_set_options:: Set library option flags
2854 * _gfortran_set_convert:: Set endian conversion
2855 * _gfortran_set_record_marker:: Set length of record markers
2856 * _gfortran_set_fpe:: Set when a Floating Point Exception should be raised
2857 * _gfortran_set_max_subrecord_length:: Set subrecord length
2858 @end menu
2860 Even if you are doing mixed-language programming, it is very
2861 likely that you do not need to know or use the information in this
2862 section.  Since it is about the internal structure of GNU Fortran,
2863 it may also change in GCC minor releases.
2865 When you compile a @code{PROGRAM} with GNU Fortran, a function
2866 with the name @code{main} (in the symbol table of the object file)
2867 is generated, which initializes the libgfortran library and then
2868 calls the actual program which uses the name @code{MAIN__}, for
2869 historic reasons.  If you link GNU Fortran compiled procedures
2870 to, e.g., a C or C++ program or to a Fortran program compiled by
2871 a different compiler, the libgfortran library is not initialized
2872 and thus a few intrinsic procedures do not work properly, e.g.
2873 those for obtaining the command-line arguments.
2875 Therefore, if your @code{PROGRAM} is not compiled with
2876 GNU Fortran and the GNU Fortran compiled procedures require
2877 intrinsics relying on the library initialization, you need to
2878 initialize the library yourself.  Using the default options,
2879 gfortran calls @code{_gfortran_set_args} and
2880 @code{_gfortran_set_options}.  The initialization of the former
2881 is needed if the called procedures access the command line
2882 (and for backtracing); the latter sets some flags based on the
2883 standard chosen or to enable backtracing.  In typical programs,
2884 it is not necessary to call any initialization function.
2886 If your @code{PROGRAM} is compiled with GNU Fortran, you shall
2887 not call any of the following functions.  The libgfortran
2888 initialization functions are shown in C syntax but using C
2889 bindings they are also accessible from Fortran.
2892 @node _gfortran_set_args
2893 @subsection @code{_gfortran_set_args} --- Save command-line arguments
2894 @fnindex _gfortran_set_args
2895 @cindex libgfortran initialization, set_args
2897 @table @asis
2898 @item @emph{Description}:
2899 @code{_gfortran_set_args} saves the command-line arguments; this
2900 initialization is required if any of the command-line intrinsics
2901 is called.  Additionally, it shall be called if backtracing is
2902 enabled (see @code{_gfortran_set_options}).
2904 @item @emph{Syntax}:
2905 @code{void _gfortran_set_args (int argc, char *argv[])}
2907 @item @emph{Arguments}:
2908 @multitable @columnfractions .15 .70
2909 @item @var{argc} @tab number of command line argument strings
2910 @item @var{argv} @tab the command-line argument strings; argv[0]
2911 is the pathname of the executable itself.
2912 @end multitable
2914 @item @emph{Example}:
2915 @smallexample
2916 int main (int argc, char *argv[])
2918   /* Initialize libgfortran.  */
2919   _gfortran_set_args (argc, argv);
2920   return 0;
2922 @end smallexample
2923 @end table
2926 @node _gfortran_set_options
2927 @subsection @code{_gfortran_set_options} --- Set library option flags
2928 @fnindex _gfortran_set_options
2929 @cindex libgfortran initialization, set_options
2931 @table @asis
2932 @item @emph{Description}:
2933 @code{_gfortran_set_options} sets several flags related to the Fortran
2934 standard to be used, whether backtracing should be enabled
2935 and whether range checks should be performed.  The syntax allows for
2936 upward compatibility since the number of passed flags is specified; for
2937 non-passed flags, the default value is used.  See also
2938 @pxref{Code Gen Options}.  Please note that not all flags are actually
2939 used.
2941 @item @emph{Syntax}:
2942 @code{void _gfortran_set_options (int num, int options[])}
2944 @item @emph{Arguments}:
2945 @multitable @columnfractions .15 .70
2946 @item @var{num} @tab number of options passed
2947 @item @var{argv} @tab The list of flag values
2948 @end multitable
2950 @item @emph{option flag list}:
2951 @multitable @columnfractions .15 .70
2952 @item @var{option}[0] @tab Allowed standard; can give run-time errors
2953 if e.g. an input-output edit descriptor is invalid in a given standard.
2954 Possible values are (bitwise or-ed) @code{GFC_STD_F77} (1),
2955 @code{GFC_STD_F95_OBS} (2), @code{GFC_STD_F95_DEL} (4), @code{GFC_STD_F95}
2956 (8), @code{GFC_STD_F2003} (16), @code{GFC_STD_GNU} (32),
2957 @code{GFC_STD_LEGACY} (64), @code{GFC_STD_F2008} (128),
2958 @code{GFC_STD_F2008_OBS} (256) and GFC_STD_F2008_TS (512). Default:
2959 @code{GFC_STD_F95_OBS | GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_F95 | GFC_STD_F2003
2960 | GFC_STD_F2008 | GFC_STD_F2008_TS | GFC_STD_F2008_OBS | GFC_STD_F77
2961 | GFC_STD_GNU | GFC_STD_LEGACY}.
2962 @item @var{option}[1] @tab Standard-warning flag; prints a warning to
2963 standard error.  Default: @code{GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_LEGACY}.
2964 @item @var{option}[2] @tab If non zero, enable pedantic checking.
2965 Default: off.
2966 @item @var{option}[3] @tab Unused.
2967 @item @var{option}[4] @tab If non zero, enable backtracing on run-time
2968 errors.  Default: off. (Default in the compiler: on.)
2969 Note: Installs a signal handler and requires command-line
2970 initialization using @code{_gfortran_set_args}.
2971 @item @var{option}[5] @tab If non zero, supports signed zeros.
2972 Default: enabled.
2973 @item @var{option}[6] @tab Enables run-time checking.  Possible values
2974 are (bitwise or-ed): GFC_RTCHECK_BOUNDS (1), GFC_RTCHECK_ARRAY_TEMPS (2),
2975 GFC_RTCHECK_RECURSION (4), GFC_RTCHECK_DO (16), GFC_RTCHECK_POINTER (32).
2976 Default: disabled.
2977 @item @var{option}[7] @tab Unused.
2978 @item @var{option}[8] @tab Show a warning when invoking @code{STOP} and
2979 @code{ERROR STOP} if a floating-point exception occurred. Possible values
2980 are (bitwise or-ed) @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2981 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2982 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), @code{GFC_FPE_INEXACT} (32). Default: None (0).
2983 (Default in the compiler: @code{GFC_FPE_INVALID | GFC_FPE_DENORMAL |
2984 GFC_FPE_ZERO | GFC_FPE_OVERFLOW | GFC_FPE_UNDERFLOW}.)
2985 @end multitable
2987 @item @emph{Example}:
2988 @smallexample
2989   /* Use gfortran 4.9 default options.  */
2990   static int options[] = @{68, 511, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 31@};
2991   _gfortran_set_options (9, &options);
2992 @end smallexample
2993 @end table
2996 @node _gfortran_set_convert
2997 @subsection @code{_gfortran_set_convert} --- Set endian conversion
2998 @fnindex _gfortran_set_convert
2999 @cindex libgfortran initialization, set_convert
3001 @table @asis
3002 @item @emph{Description}:
3003 @code{_gfortran_set_convert} set the representation of data for
3004 unformatted files.
3006 @item @emph{Syntax}:
3007 @code{void _gfortran_set_convert (int conv)}
3009 @item @emph{Arguments}:
3010 @multitable @columnfractions .15 .70
3011 @item @var{conv} @tab Endian conversion, possible values:
3012 GFC_CONVERT_NATIVE (0, default), GFC_CONVERT_SWAP (1),
3013 GFC_CONVERT_BIG (2), GFC_CONVERT_LITTLE (3).
3014 @end multitable
3016 @item @emph{Example}:
3017 @smallexample
3018 int main (int argc, char *argv[])
3020   /* Initialize libgfortran.  */
3021   _gfortran_set_args (argc, argv);
3022   _gfortran_set_convert (1);
3023   return 0;
3025 @end smallexample
3026 @end table
3029 @node _gfortran_set_record_marker
3030 @subsection @code{_gfortran_set_record_marker} --- Set length of record markers
3031 @fnindex _gfortran_set_record_marker
3032 @cindex libgfortran initialization, set_record_marker
3034 @table @asis
3035 @item @emph{Description}:
3036 @code{_gfortran_set_record_marker} sets the length of record markers
3037 for unformatted files.
3039 @item @emph{Syntax}:
3040 @code{void _gfortran_set_record_marker (int val)}
3042 @item @emph{Arguments}:
3043 @multitable @columnfractions .15 .70
3044 @item @var{val} @tab Length of the record marker; valid values
3045 are 4 and 8.  Default is 4.
3046 @end multitable
3048 @item @emph{Example}:
3049 @smallexample
3050 int main (int argc, char *argv[])
3052   /* Initialize libgfortran.  */
3053   _gfortran_set_args (argc, argv);
3054   _gfortran_set_record_marker (8);
3055   return 0;
3057 @end smallexample
3058 @end table
3061 @node _gfortran_set_fpe
3062 @subsection @code{_gfortran_set_fpe} --- Enable floating point exception traps
3063 @fnindex _gfortran_set_fpe
3064 @cindex libgfortran initialization, set_fpe
3066 @table @asis
3067 @item @emph{Description}:
3068 @code{_gfortran_set_fpe} enables floating point exception traps for
3069 the specified exceptions.  On most systems, this will result in a
3070 SIGFPE signal being sent and the program being aborted.
3072 @item @emph{Syntax}:
3073 @code{void _gfortran_set_fpe (int val)}
3075 @item @emph{Arguments}:
3076 @multitable @columnfractions .15 .70
3077 @item @var{option}[0] @tab IEEE exceptions.  Possible values are
3078 (bitwise or-ed) zero (0, default) no trapping,
3079 @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
3080 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
3081 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), and @code{GFC_FPE_INEXACT} (32).
3082 @end multitable
3084 @item @emph{Example}:
3085 @smallexample
3086 int main (int argc, char *argv[])
3088   /* Initialize libgfortran.  */
3089   _gfortran_set_args (argc, argv);
3090   /* FPE for invalid operations such as SQRT(-1.0).  */
3091   _gfortran_set_fpe (1);
3092   return 0;
3094 @end smallexample
3095 @end table
3098 @node _gfortran_set_max_subrecord_length
3099 @subsection @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} --- Set subrecord length
3100 @fnindex _gfortran_set_max_subrecord_length
3101 @cindex libgfortran initialization, set_max_subrecord_length
3103 @table @asis
3104 @item @emph{Description}:
3105 @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} set the maximum length
3106 for a subrecord.  This option only makes sense for testing and
3107 debugging of unformatted I/O.
3109 @item @emph{Syntax}:
3110 @code{void _gfortran_set_max_subrecord_length (int val)}
3112 @item @emph{Arguments}:
3113 @multitable @columnfractions .15 .70
3114 @item @var{val} @tab the maximum length for a subrecord;
3115 the maximum permitted value is 2147483639, which is also
3116 the default.
3117 @end multitable
3119 @item @emph{Example}:
3120 @smallexample
3121 int main (int argc, char *argv[])
3123   /* Initialize libgfortran.  */
3124   _gfortran_set_args (argc, argv);
3125   _gfortran_set_max_subrecord_length (8);
3126   return 0;
3128 @end smallexample
3129 @end table
3132 @node Naming and argument-passing conventions
3133 @section Naming and argument-passing conventions
3135 This section gives an overview about the naming convention of procedures
3136 and global variables and about the argument passing conventions used by
3137 GNU Fortran.  If a C binding has been specified, the naming convention
3138 and some of the argument-passing conventions change.  If possible,
3139 mixed-language and mixed-compiler projects should use the better defined
3140 C binding for interoperability.  See @pxref{Interoperability with C}.
3142 @menu
3143 * Naming conventions::
3144 * Argument passing conventions::
3145 @end menu
3148 @node Naming conventions
3149 @subsection Naming conventions
3151 According the Fortran standard, valid Fortran names consist of a letter
3152 between @code{A} to @code{Z}, @code{a} to @code{z}, digits @code{0},
3153 @code{1} to @code{9} and underscores (@code{_}) with the restriction
3154 that names may only start with a letter.  As vendor extension, the
3155 dollar sign (@code{$}) is additionally permitted with the option
3156 @option{-fdollar-ok}, but not as first character and only if the
3157 target system supports it.
3159 By default, the procedure name is the lower-cased Fortran name with an
3160 appended underscore (@code{_}); using @option{-fno-underscoring} no
3161 underscore is appended while @code{-fsecond-underscore} appends two
3162 underscores.  Depending on the target system and the calling convention,
3163 the procedure might be additionally dressed; for instance, on 32bit
3164 Windows with @code{stdcall}, an at-sign @code{@@} followed by an integer
3165 number is appended.  For the changing the calling convention, see
3166 @pxref{GNU Fortran Compiler Directives}.
3168 For common blocks, the same convention is used, i.e. by default an
3169 underscore is appended to the lower-cased Fortran name.  Blank commons
3170 have the name @code{__BLNK__}.
3172 For procedures and variables declared in the specification space of a
3173 module, the name is formed by @code{__}, followed by the lower-cased
3174 module name, @code{_MOD_}, and the lower-cased Fortran name.  Note that
3175 no underscore is appended.
3178 @node Argument passing conventions
3179 @subsection Argument passing conventions
3181 Subroutines do not return a value (matching C99's @code{void}) while
3182 functions either return a value as specified in the platform ABI or
3183 the result variable is passed as hidden argument to the function and
3184 no result is returned.  A hidden result variable is used when the
3185 result variable is an array or of type @code{CHARACTER}.
3187 Arguments are passed according to the platform ABI. In particular,
3188 complex arguments might not be compatible to a struct with two real
3189 components for the real and imaginary part. The argument passing
3190 matches the one of C99's @code{_Complex}.  Functions with scalar
3191 complex result variables return their value and do not use a
3192 by-reference argument.  Note that with the @option{-ff2c} option,
3193 the argument passing is modified and no longer completely matches
3194 the platform ABI.  Some other Fortran compilers use @code{f2c}
3195 semantic by default; this might cause problems with
3196 interoperablility.
3198 GNU Fortran passes most arguments by reference, i.e. by passing a
3199 pointer to the data.  Note that the compiler might use a temporary
3200 variable into which the actual argument has been copied, if required
3201 semantically (copy-in/copy-out).
3203 For arguments with @code{ALLOCATABLE} and @code{POINTER}
3204 attribute (including procedure pointers), a pointer to the pointer
3205 is passed such that the pointer address can be modified in the
3206 procedure.
3208 For dummy arguments with the @code{VALUE} attribute: Scalar arguments
3209 of the type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and
3210 @code{COMPLEX} are passed by value according to the platform ABI.
3211 (As vendor extension and not recommended, using @code{%VAL()} in the
3212 call to a procedure has the same effect.) For @code{TYPE(C_PTR)} and
3213 procedure pointers, the pointer itself is passed such that it can be
3214 modified without affecting the caller.
3215 @c FIXME: Document how VALUE is handled for CHARACTER, TYPE,
3216 @c CLASS and arrays, i.e. whether the copy-in is done in the caller
3217 @c or in the callee.
3219 For Boolean (@code{LOGICAL}) arguments, please note that GCC expects
3220 only the integer value 0 and 1.  If a GNU Fortran @code{LOGICAL}
3221 variable contains another integer value, the result is undefined.
3222 As some other Fortran compilers use @math{-1} for @code{.TRUE.},
3223 extra care has to be taken -- such as passing the value as
3224 @code{INTEGER}.  (The same value restriction also applies to other
3225 front ends of GCC, e.g. to GCC's C99 compiler for @code{_Bool}
3226 or GCC's Ada compiler for @code{Boolean}.)
3228 For arguments of @code{CHARACTER} type, the character length is passed
3229 as hidden argument.  For deferred-length strings, the value is passed
3230 by reference, otherwise by value.  The character length has the type
3231 @code{INTEGER(kind=4)}.  Note with C binding, @code{CHARACTER(len=1)}
3232 result variables are returned according to the platform ABI and no
3233 hidden length argument is used for dummy arguments; with @code{VALUE},
3234 those variables are passed by value.
3236 For @code{OPTIONAL} dummy arguments, an absent argument is denoted
3237 by a NULL pointer, except for scalar dummy arguments of type
3238 @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and @code{COMPLEX}
3239 which have the @code{VALUE} attribute.  For those, a hidden Boolean
3240 argument (@code{logical(kind=C_bool),value}) is used to indicate
3241 whether the argument is present.
3243 Arguments which are assumed-shape, assumed-rank or deferred-rank
3244 arrays or, with @option{-fcoarray=lib}, allocatable scalar coarrays use
3245 an array descriptor.  All other arrays pass the address of the
3246 first element of the array.  With @option{-fcoarray=lib}, the token
3247 and the offset belonging to nonallocatable coarrays dummy arguments
3248 are passed as hidden argument along the character length hidden
3249 arguments.  The token is an oparque pointer identifying the coarray
3250 and the offset is a passed-by-value integer of kind @code{C_PTRDIFF_T},
3251 denoting the byte offset between the base address of the coarray and
3252 the passed scalar or first element of the passed array.
3254 The arguments are passed in the following order
3255 @itemize @bullet
3256 @item Result variable, when the function result is passed by reference
3257 @item Character length of the function result, if it is a of type
3258 @code{CHARACTER} and no C binding is used
3259 @item The arguments in the order in which they appear in the Fortran
3260 declaration
3261 @item The the present status for optional arguments with value attribute,
3262 which are internally passed by value
3263 @item The character length and/or coarray token and offset for the first
3264 argument which is a @code{CHARACTER} or a nonallocatable coarray dummy
3265 argument, followed by the hidden arguments of the next dummy argument
3266 of such a type
3267 @end itemize
3270 @c ---------------------------------------------------------------------
3271 @c Coarray Programming
3272 @c ---------------------------------------------------------------------
3274 @node Coarray Programming
3275 @chapter Coarray Programming
3276 @cindex Coarrays
3278 @menu
3279 * Type and enum ABI Documentation::
3280 * Function ABI Documentation::
3281 @end menu
3284 @node Type and enum ABI Documentation
3285 @section Type and enum ABI Documentation
3287 @menu
3288 * caf_token_t::
3289 * caf_register_t::
3290 @end menu
3292 @node caf_token_t
3293 @subsection @code{caf_token_t}
3295 Typedef of type @code{void *} on the compiler side. Can be any data
3296 type on the library side.
3298 @node caf_register_t
3299 @subsection @code{caf_register_t}
3301 Indicates which kind of coarray variable should be registered.
3303 @verbatim
3304 typedef enum caf_register_t {
3305   CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC,
3306   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC,
3307   CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC,
3308   CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC,
3309   CAF_REGTYPE_CRITICAL
3311 caf_register_t;
3312 @end verbatim
3315 @node Function ABI Documentation
3316 @section Function ABI Documentation
3318 @menu
3319 * _gfortran_caf_init:: Initialiation function
3320 * _gfortran_caf_finish:: Finalization function
3321 * _gfortran_caf_this_image:: Querying the image number
3322 * _gfortran_caf_num_images:: Querying the maximal number of images
3323 * _gfortran_caf_register:: Registering coarrays
3324 * _gfortran_caf_deregister:: Deregistering coarrays
3325 * _gfortran_caf_send:: Sending data from a local image to a remote image
3326 * _gfortran_caf_get:: Getting data from a remote image
3327 * _gfortran_caf_sendget:: Sending data between remote images
3328 * _gfortran_caf_lock:: Locking a lock variable
3329 * _gfortran_caf_unlock:: Unlocking a lock variable
3330 * _gfortran_caf_sync_all:: All-image barrier
3331 * _gfortran_caf_sync_images:: Barrier for selected images
3332 * _gfortran_caf_sync_memory:: Wait for completion of segment-memory operations
3333 * _gfortran_caf_error_stop:: Error termination with exit code
3334 * _gfortran_caf_error_stop_str:: Error termination with string
3335 * _gfortran_caf_atomic_define:: Atomic variable assignment
3336 * _gfortran_caf_atomic_ref:: Atomic variable reference
3337 * _gfortran_caf_atomic_cas:: Atomic compare and swap
3338 * _gfortran_caf_atomic_op:: Atomic operation
3339 * _gfortran_caf_co_broadcast:: Sending data to all images
3340 * _gfortran_caf_co_max:: Collective maximum reduction
3341 * _gfortran_caf_co_min:: Collective minimum reduction
3342 * _gfortran_caf_co_sum:: Collective summing reduction
3343 * _gfortran_caf_co_reduce:: Generic collective reduction
3344 @end menu
3347 @node _gfortran_caf_init
3348 @subsection @code{_gfortran_caf_init} --- Initialiation function
3349 @cindex Coarray, _gfortran_caf_init
3351 @table @asis
3352 @item @emph{Description}:
3353 This function is called at startup of the program before the Fortran main
3354 program, if the latter has been compiled with @option{-fcoarray=lib}.
3355 It takes as arguments the command-line arguments of the program.  It is
3356 permitted to pass to @code{NULL} pointers as argument; if non-@code{NULL},
3357 the library is permitted to modify the arguments.
3359 @item @emph{Syntax}:
3360 @code{void _gfortran_caf_init (int *argc, char ***argv)}
3362 @item @emph{Arguments}:
3363 @multitable @columnfractions .15 .70
3364 @item @var{argc} @tab intent(inout) An integer pointer with the number of
3365 arguments passed to the program or @code{NULL}.
3366 @item @var{argv} @tab intent(inout) A pointer to an array of strings with the
3367 command-line arguments or @code{NULL}.
3368 @end multitable
3370 @item @emph{NOTES}
3371 The function is modelled after the initialization function of the Message
3372 Passing Interface (MPI) specification.  Due to the way coarray registration
3373 works, it might not be the first call to the libaray.  If the main program is
3374 not written in Fortran and only a library uses coarrays, it can happen that
3375 this function is never called.  Therefore, it is recommended that the library
3376 does not rely on the passed arguments and whether the call has been done.
3377 @end table
3380 @node _gfortran_caf_finish
3381 @subsection @code{_gfortran_caf_finish} --- Finalization function
3382 @cindex Coarray, _gfortran_caf_finish
3384 @table @asis
3385 @item @emph{Description}:
3386 This function is called at the end of the Fortran main program, if it has
3387 been compiled with the @option{-fcoarray=lib} option.
3389 @item @emph{Syntax}:
3390 @code{void _gfortran_caf_finish (void)}
3392 @item @emph{NOTES}
3393 For non-Fortran programs, it is recommended to call the function at the end
3394 of the main program.  To ensure that the shutdown is also performed for
3395 programs where this function is not explicitly invoked, for instance
3396 non-Fortran programs or calls to the system's exit() function, the library
3397 can use a destructor function.  Note that programs can also be terminated
3398 using the STOP and ERROR STOP statements; those use different library calls.
3399 @end table
3402 @node _gfortran_caf_this_image
3403 @subsection @code{_gfortran_caf_this_image} --- Querying the image number
3404 @cindex Coarray, _gfortran_caf_this_image
3406 @table @asis
3407 @item @emph{Description}:
3408 This function returns the current image number, which is a positive number.
3410 @item @emph{Syntax}:
3411 @code{int _gfortran_caf_this_image (int distance)}
3413 @item @emph{Arguments}:
3414 @multitable @columnfractions .15 .70
3415 @item @var{distance} @tab As specified for the @code{this_image} intrinsic
3416 in TS18508. Shall be a nonnegative number.
3417 @end multitable
3419 @item @emph{NOTES}
3420 If the Fortran intrinsic @code{this_image} is invoked without an argument, which
3421 is the only permitted form in Fortran 2008, GCC passes @code{0} as
3422 first argument.
3423 @end table
3426 @node _gfortran_caf_num_images
3427 @subsection @code{_gfortran_caf_num_images} --- Querying the maximal number of images
3428 @cindex Coarray, _gfortran_caf_num_images
3430 @table @asis
3431 @item @emph{Description}:
3432 This function returns the number of images in the current team, if
3433 @var{distance} is 0 or the number of images in the parent team at the specified
3434 distance. If failed is -1, the function returns the number of all images at
3435 the specified distance; if it is 0, the function returns the number of
3436 nonfailed images, and if it is 1, it returns the number of failed images.
3438 @item @emph{Syntax}:
3439 @code{int _gfortran_caf_num_images(int distance, int failed)}
3441 @item @emph{Arguments}:
3442 @multitable @columnfractions .15 .70
3443 @item @var{distance} @tab the distance from this image to the ancestor.
3444 Shall be positive.
3445 @item @var{failed} @tab shall be -1, 0, or 1
3446 @end multitable
3448 @item @emph{NOTES}
3449 This function follows TS18508. If the num_image intrinsic has no arguments,
3450 the the compiler passes @code{distance=0} and @code{failed=-1} to the function.
3451 @end table
3454 @node _gfortran_caf_register
3455 @subsection @code{_gfortran_caf_register} --- Registering coarrays
3456 @cindex Coarray, _gfortran_caf_deregister
3458 @table @asis
3459 @item @emph{Description}:
3460 Allocates memory for a coarray and creates a token to identify the coarray. The
3461 function is called for both coarrays with @code{SAVE} attribute and using an
3462 explicit @code{ALLOCATE} statement. If an error occurs and @var{STAT} is a
3463 @code{NULL} pointer, the function shall abort with printing an error message
3464 and starting the error termination.  If no error occurs and @var{STAT} is
3465 present, it shall be set to zero. Otherwise, it shall be set to a positive
3466 value and, if not-@code{NULL}, @var{ERRMSG} shall be set to a string describing
3467 the failure. The function shall return a pointer to the requested memory
3468 for the local image as a call to @code{malloc} would do.
3470 For @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC} and @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC},
3471 the passed size is the byte size requested.  For @code{CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC},
3472 @code{CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC} and @code{CAF_REGTYPE_CRITICAL} it is the array
3473 size or one for a scalar.
3476 @item @emph{Syntax}:
3477 @code{void *caf_register (size_t size, caf_register_t type, caf_token_t *token,
3478 int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3480 @item @emph{Arguments}:
3481 @multitable @columnfractions .15 .70
3482 @item @var{size} @tab For normal coarrays, the byte size of the coarray to be
3483 allocated; for lock types, the number of elements.
3484 @item @var{type} @tab one of the caf_register_t types.
3485 @item @var{token} @tab intent(out) An opaque pointer identifying the coarray.
3486 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3487 may be NULL
3488 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3489 an error message; may be NULL
3490 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3491 @end multitable
3493 @item @emph{NOTES}
3494 Nonalloatable coarrays have to be registered prior use from remote images.
3495 In order to guarantee this, they have to be registered before the main
3496 program. This can be achieved by creating constructor functions. That is what
3497 GCC does such that also nonallocatable coarrays the memory is allocated and no
3498 static memory is used.  The token permits to identify the coarray; to the
3499 processor, the token is a nonaliasing pointer. The library can, for instance,
3500 store the base address of the coarray in the token, some handle or a more
3501 complicated struct.
3503 For normal coarrays, the returned pointer is used for accesses on the local
3504 image. For lock types, the value shall only used for checking the allocation
3505 status. Note that for critical blocks, the locking is only required on one
3506 image; in the locking statement, the processor shall always pass always an
3507 image index of one for critical-block lock variables
3508 (@code{CAF_REGTYPE_CRITICAL}).
3509 @end table
3512 @node _gfortran_caf_deregister
3513 @subsection @code{_gfortran_caf_deregister} --- Deregistering coarrays
3514 @cindex Coarray, _gfortran_caf_deregister
3516 @table @asis
3517 @item @emph{Description}:
3518 Called to free the memory of a coarray; the processor calls this function for
3519 automatic and explicit deallocation.  In case of an error, this function shall
3520 fail with an error message, unless the @var{STAT} variable is not null.
3522 @item @emph{Syntax}:
3523 @code{void caf_deregister (const caf_token_t *token, int *stat, char *errmsg,
3524 int errmsg_len)}
3526 @item @emph{Arguments}:
3527 @multitable @columnfractions .15 .70
3528 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3529 may be NULL
3530 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set
3531 to an error message; may be NULL
3532 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3533 @end multitable
3535 @item @emph{NOTES}
3536 For nonalloatable coarrays this function is never called.  If a cleanup is
3537 required, it has to be handled via the finish, stop and error stop functions,
3538 and via destructors.
3539 @end table
3542 @node _gfortran_caf_send
3543 @subsection @code{_gfortran_caf_send} --- Sending data from a local image to a remote image
3544 @cindex Coarray, _gfortran_caf_send
3546 @table @asis
3547 @item @emph{Description}:
3548 Called to send a scalar, an array section or whole array from a local
3549 to a remote image identified by the image_index.
3551 @item @emph{Syntax}:
3552 @code{void _gfortran_caf_send (caf_token_t token, size_t offset,
3553 int image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
3554 gfc_descriptor_t *src, int dst_kind, int src_kind, bool may_require_tmp)}
3556 @item @emph{Arguments}:
3557 @multitable @columnfractions .15 .70
3558 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
3559 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3560 compared to the base address of the coarray.
3561 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3562 number.
3563 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor for the remote image for the
3564 bounds and the size. The base_addr shall not be accessed.
3565 @item @var{dst_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
3566 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
3567 triplet of the dest argument.
3568 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
3569 transferred to the remote image
3570 @item @var{dst_kind} @tab Kind of the destination argument
3571 @item @var{src_kind} @tab Kind of the source argument
3572 @item @var{may_require_tmp} @tab The variable is false it is known at compile
3573 time that the @var{dest} and @var{src} either cannot overlap or overlap (fully
3574 or partially) such that walking @var{src} and @var{dest} in element wise
3575 element order (honoring the stride value) will not lead to wrong results.
3576 Otherwise, the value is true.
3577 @end multitable
3579 @item @emph{NOTES}
3580 It is permitted to have image_id equal the current image; the memory of the
3581 send-to and the send-from might (partially) overlap in that case. The
3582 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
3583 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
3584 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
3585 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
3586 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
3587 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
3589 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
3590 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding
3591 and different character kinds.
3592 @end table
3595 @node _gfortran_caf_get
3596 @subsection @code{_gfortran_caf_get} --- Getting data from a remote image
3597 @cindex Coarray, _gfortran_caf_get
3599 @table @asis
3600 @item @emph{Description}:
3601 Called to get an array section or whole array from a a remote,
3602 image identified by the image_index.
3604 @item @emph{Syntax}:
3605 @code{void _gfortran_caf_get_desc (caf_token_t token, size_t offset,
3606 int image_index, gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector,
3607 gfc_descriptor_t *dest, int src_kind, int dst_kind, bool may_require_tmp)}
3609 @item @emph{Arguments}:
3610 @multitable @columnfractions .15 .70
3611 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
3612 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3613 compared to the base address of the coarray.
3614 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3615 number.
3616 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
3617 transferred to the remote image
3618 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor for the remote image for the
3619 bounds and the size. The base_addr shall not be accessed.
3620 @item @var{src_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
3621 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
3622 triplet of the dest argument.
3623 @item @var{dst_kind} @tab Kind of the destination argument
3624 @item @var{src_kind} @tab Kind of the source argument
3625 @item @var{may_require_tmp} @tab The variable is false it is known at compile
3626 time that the @var{dest} and @var{src} either cannot overlap or overlap (fully
3627 or partially) such that walking @var{src} and @var{dest} in element wise
3628 element order (honoring the stride value) will not lead to wrong results.
3629 Otherwise, the value is true.
3630 @end multitable
3632 @item @emph{NOTES}
3633 It is permitted to have image_id equal the current image; the memory of the
3634 send-to and the send-from might (partially) overlap in that case. The
3635 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
3636 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
3637 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
3638 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
3639 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
3640 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
3642 Note that the library has to handle numeric-type conversion and for strings,
3643 padding and different character kinds.
3644 @end table
3647 @node _gfortran_caf_sendget
3648 @subsection @code{_gfortran_caf_sendget} --- Sending data between remote images
3649 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sendget
3651 @table @asis
3652 @item @emph{Description}:
3653 Called to send a scalar, an array section or whole array from a remote image
3654 identified by the src_image_index to a remote image identified by the
3655 dst_image_index.
3657 @item @emph{Syntax}:
3658 @code{void _gfortran_caf_sendget (caf_token_t dst_token, size_t dst_offset,
3659 int dst_image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
3660 caf_token_t src_token, size_t src_offset, int src_image_index,
3661 gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector, int dst_kind, int src_kind,
3662 bool may_require_tmp)}
3664 @item @emph{Arguments}:
3665 @multitable @columnfractions .15 .70
3666 @item @var{dst_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the
3667 destination coarray.
3668 @item @var{dst_offset} @tab  By which amount of bytes the actual data is
3669 shifted compared to the base address of the destination coarray.
3670 @item @var{dst_image_index} @tab The ID of the destination remote image; must
3671 be a positive number.
3672 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor for the destination
3673 remote image for the bounds and the size. The base_addr shall not be accessed.
3674 @item @var{dst_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
3675 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
3676 triplet of the dest argument.
3677 @item @var{src_token} @tab An opaque pointer identifying the source coarray.
3678 @item @var{src_offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3679 compared to the base address of the source coarray.
3680 @item @var{src_image_index} @tab The ID of the source remote image; must be a
3681 positive number.
3682 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
3683 transferred to the remote image.
3684 @item @var{src_vector} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to
3685 be transferred to the remote image
3686 @item @var{dst_kind} @tab Kind of the destination argument
3687 @item @var{src_kind} @tab Kind of the source argument
3688 @item @var{may_require_tmp} @tab The variable is false it is known at compile
3689 time that the @var{dest} and @var{src} either cannot overlap or overlap (fully
3690 or partially) such that walking @var{src} and @var{dest} in element wise
3691 element order (honoring the stride value) will not lead to wrong results.
3692 Otherwise, the value is true.
3693 @end multitable
3695 @item @emph{NOTES}
3696 It is permitted to have image_ids equal; the memory of the send-to and the
3697 send-from might (partially) overlap in that case. The implementation has to
3698 take care that it handles this case, e.g. using @code{memmove} which handles
3699 (partially) overlapping memory. If @var{may_require_tmp} is true, the library
3700 might additionally create a temporary variable, unless additional checks show
3701 that this is not required (e.g. because walking backward is possible or because
3702 both arrays are contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
3704 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
3705 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding and
3706 different character kinds.
3707 @end table
3710 @node _gfortran_caf_lock
3711 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Locking a lock variable
3712 @cindex Coarray, _gfortran_caf_lock
3714 @table @asis
3715 @item @emph{Description}:
3716 Acquire a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
3717 given array element for an array-valued variable. If the @var{aquired_lock}
3718 is @code{NULL}, the function return after having obtained the lock. If it is
3719 nonnull, the result is is assigned the value true (one) when the lock could be
3720 obtained and false (zero) otherwise.  Locking a lock variable which has already
3721 been locked by the same image is an error.
3723 @item @emph{Syntax}:
3724 @code{void _gfortran_caf_lock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
3725 int *aquired_lock, int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3727 @item @emph{Arguments}:
3728 @multitable @columnfractions .15 .70
3729 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3730 @item @var{index} @tab Array index; first array index is 0. For scalars, it is
3731 always 0.
3732 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3733 number.
3734 @item @var{aquired_lock} @tab intent(out) If not NULL, it returns whether lock
3735 could be obtained
3736 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3737 may be NULL
3738 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3739 an error message; may be NULL
3740 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3741 @end multitable
3743 @item @emph{NOTES}
3744 This function is also called for critical blocks; for those, the array index
3745 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
3746 images for critical-block locking variables.
3747 @end table
3750 @node _gfortran_caf_unlock
3751 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Unlocking a lock variable
3752 @cindex Coarray, _gfortran_caf_unlock
3754 @table @asis
3755 @item @emph{Description}:
3756 Release a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
3757 given array element for an array-valued variable. Unlocking a lock variable
3758 which is unlocked or has been locked by a different image is an error.
3760 @item @emph{Syntax}:
3761 @code{void _gfortran_caf_unlock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
3762 int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3764 @item @emph{Arguments}:
3765 @multitable @columnfractions .15 .70
3766 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3767 @item @var{index} @tab Array index; first array index is 0. For scalars, it is
3768 always 0.
3769 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3770 number.
3771 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3772 may be NULL
3773 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3774 an error message; may be NULL
3775 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3776 @end multitable
3778 @item @emph{NOTES}
3779 This function is also called for critical block; for those, the array index
3780 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
3781 images for critical-block locking variables.
3782 @end table
3785 @node _gfortran_caf_sync_all
3786 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_all} --- All-image barrier
3787 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_all
3789 @table @asis
3790 @item @emph{Description}:
3791 Synchronization of all images in the current team; the program only continues
3792 on a given image after this function has been called on all images of the
3793 current team.  Additionally, it ensures that all pending data transfers of
3794 previous segment have completed.
3796 @item @emph{Syntax}:
3797 @code{void _gfortran_caf_sync_all (int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3799 @item @emph{Arguments}:
3800 @multitable @columnfractions .15 .70
3801 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
3802 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3803 an error message; may be NULL
3804 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3805 @end multitable
3806 @end table
3810 @node _gfortran_caf_sync_images
3811 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_images} --- Barrier for selected images
3812 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_images
3814 @table @asis
3815 @item @emph{Description}:
3816 Synchronization between the specified images; the program only continues on a
3817 given image after this function has been called on all images specified for
3818 that image. Note that one image can wait for all other images in the current
3819 team (e.g. via @code{sync images(*)}) while those only wait for that specific
3820 image.  Additionally, @code{sync images} it ensures that all pending data
3821 transfers of previous segment have completed.
3823 @item @emph{Syntax}:
3824 @code{void _gfortran_caf_sync_images (int count, int images[], int *stat,
3825 char *errmsg, int errmsg_len)}
3827 @item @emph{Arguments}:
3828 @multitable @columnfractions .15 .70
3829 @item @var{count} @tab the number of images which are provided in the next
3830 argument.  For a zero-sized array, the value is zero.  For @code{sync
3831 images (*)}, the value is @math{-1}.
3832 @item @var{images} @tab intent(in) an array with the images provided by the
3833 user. If @var{count} is zero, a NULL pointer is passed.
3834 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
3835 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3836 an error message; may be NULL
3837 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3838 @end multitable
3839 @end table
3843 @node _gfortran_caf_sync_memory
3844 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_memory} --- Wait for completion of segment-memory operations
3845 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_memory
3847 @table @asis
3848 @item @emph{Description}:
3849 Acts as optimization barrier between different segments. It also ensures that
3850 all pending memory operations of this image have been completed.
3852 @item @emph{Syntax}:
3853 @code{void _gfortran_caf_sync_memory (int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3855 @item @emph{Arguments}:
3856 @multitable @columnfractions .15 .70
3857 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
3858 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3859 an error message; may be NULL
3860 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3861 @end multitable
3863 @item @emph{NOTE} A simple implementation could be
3864 @code{__asm__ __volatile__ ("":::"memory")} to prevent code movements.
3865 @end table
3869 @node _gfortran_caf_error_stop
3870 @subsection @code{_gfortran_caf_error_stop} --- Error termination with exit code
3871 @cindex Coarray, _gfortran_caf_error_stop
3873 @table @asis
3874 @item @emph{Description}:
3875 Invoked for an @code{ERROR STOP} statement which has an integer argument.  The
3876 function should terminate the program with the specified exit code.
3879 @item @emph{Syntax}:
3880 @code{void _gfortran_caf_error_stop (int32_t error)}
3882 @item @emph{Arguments}:
3883 @multitable @columnfractions .15 .70
3884 @item @var{error} @tab the exit status to be used.
3885 @end multitable
3886 @end table
3890 @node _gfortran_caf_error_stop_str
3891 @subsection @code{_gfortran_caf_error_stop_str} --- Error termination with string
3892 @cindex Coarray, _gfortran_caf_error_stop_str
3894 @table @asis
3895 @item @emph{Description}:
3896 Invoked for an @code{ERROR STOP} statement which has a string as argument.  The
3897 function should terminate the program with a nonzero-exit code.
3899 @item @emph{Syntax}:
3900 @code{void _gfortran_caf_error_stop (const char *string, int32_t len)}
3902 @item @emph{Arguments}:
3903 @multitable @columnfractions .15 .70
3904 @item @var{string} @tab the error message (not zero terminated)
3905 @item @var{len} @tab the length of the string
3906 @end multitable
3907 @end table
3911 @node _gfortran_caf_atomic_define
3912 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_define} --- Atomic variable assignment
3913 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_define
3915 @table @asis
3916 @item @emph{Description}:
3917 Assign atomically a value to an integer or logical variable.
3919 @item @emph{Syntax}:
3920 @code{void _gfortran_caf_atomic_define (caf_token_t token, size_t offset,
3921 int image_index, void *value, int *stat, int type, int kind)}
3923 @item @emph{Arguments}:
3924 @multitable @columnfractions .15 .70
3925 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3926 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3927 compared to the base address of the coarray.
3928 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3929 number.
3930 @item @var{value} @tab intent(in) the value to be assigned, passed by reference.
3931 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
3932 @item @var{type} @tab the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
3933 @code{BT_LOGICAL} (2).
3934 @item @var{kind} @tab The kind value (only 4; always @code{int})
3935 @end multitable
3936 @end table
3940 @node _gfortran_caf_atomic_ref
3941 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_ref} --- Atomic variable reference
3942 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_ref
3944 @table @asis
3945 @item @emph{Description}:
3946 Reference atomically a value of a kind-4 integer or logical variable.
3948 @item @emph{Syntax}:
3949 @code{void _gfortran_caf_atomic_ref (caf_token_t token, size_t offset,
3950 int image_index, void *value, int *stat, int type, int kind)}
3952 @item @emph{Arguments}:
3953 @item @emph{Arguments}:
3954 @multitable @columnfractions .15 .70
3955 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3956 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3957 compared to the base address of the coarray.
3958 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3959 number.
3960 @item @var{value} @tab intent(out) The variable assigned the atomically
3961 referenced variable.
3962 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
3963 @item @var{type} @tab the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
3964 @code{BT_LOGICAL} (2).
3965 @item @var{kind} @tab The kind value (only 4; always @code{int})
3966 @end multitable
3967 @end table
3971 @node _gfortran_caf_atomic_cas
3972 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_cas} --- Atomic compare and swap
3973 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_cas
3975 @table @asis
3976 @item @emph{Description}:
3977 Atomic compare and swap of a kind-4 integer or logical variable. Assigns
3978 atomically the specified value to the atomic variable, if the latter has
3979 the value specified by the passed condition value.
3981 @item @emph{Syntax}:
3982 @code{void _gfortran_caf_atomic_cas (caf_token_t token, size_t offset,
3983 int image_index, void *old, void *compare, void *new_val, int *stat,
3984 int type, int kind)}
3986 @item @emph{Arguments}:
3987 @multitable @columnfractions .15 .70
3988 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3989 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3990 compared to the base address of the coarray.
3991 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3992 number.
3993 @item @var{old} @tab intent(out) the value which the atomic variable had
3994 just before the cas operation.
3995 @item @var{compare} @tab intent(in) The value used for comparision.
3996 @item @var{new_val} @tab intent(in) The new value for the atomic variable,
3997 assigned to the atomic variable, if @code{compare} equals the value of the
3998 atomic variable.
3999 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4000 @item @var{type} @tab the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
4001 @code{BT_LOGICAL} (2).
4002 @item @var{kind} @tab The kind value (only 4; always @code{int})
4003 @end multitable
4004 @end table
4008 @node _gfortran_caf_atomic_op
4009 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_op} --- Atomic operation
4010 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_op
4012 @table @asis
4013 @item @emph{Description}:
4014 Apply an operation atomically to an atomic integer or logical variable.
4015 After the operation, @var{old} contains the value just before the operation,
4016 which, respectively, adds (GFC_CAF_ATOMIC_ADD) atomically the @code{value} to
4017 the atomic integer variable or does a bitwise AND, OR or exclusive OR of the
4018 between the atomic variable and @var{value}; the result is then stored in the
4019 atomic variable.
4021 @item @emph{Syntax}:
4022 @code{void _gfortran_caf_atomic_op (int op, caf_token_t token, size_t offset,
4023 int image_index, void *value, void *old, int *stat, int type, int kind)}
4025 @item @emph{Arguments}:
4026 @multitable @columnfractions .15 .70
4027 @item @var{op} @tab the operation to be performed; possible values
4028 @code{GFC_CAF_ATOMIC_ADD} (1), @code{GFC_CAF_ATOMIC_AND} (2),
4029 @code{GFC_CAF_ATOMIC_OR} (3), @code{GFC_CAF_ATOMIC_XOR} (4).
4030 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
4031 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
4032 compared to the base address of the coarray.
4033 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
4034 number.
4035 @item @var{old} @tab intent(out) the value which the atomic variable had
4036 just before the atomic operation.
4037 @item @var{val} @tab intent(in) The new value for the atomic variable,
4038 assigned to the atomic variable, if @code{compare} equals the value of the
4039 atomic variable.
4040 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4041 @item @var{type} @tab the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
4042 @code{BT_LOGICAL} (2).
4043 @item @var{kind} @tab The kind value (only 4; always @code{int})
4044 @end multitable
4045 @end table
4050 @node _gfortran_caf_co_broadcast
4051 @subsection @code{_gfortran_caf_co_broadcast} --- Sending data to all images
4052 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_broadcast
4054 @table @asis
4055 @item @emph{Description}:
4056 Distribute a value from a given image to all other images in the team. Has to
4057 be called collectively.
4059 @item @emph{Syntax}:
4060 @code{void _gfortran_caf_co_broadcast (gfc_descriptor_t *a,
4061 int source_image, int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
4063 @item @emph{Arguments}:
4064 @multitable @columnfractions .15 .70
4065 @item @var{a} @tab intent(inout) And array descriptor with the data to be
4066 breoadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
4067 @item @var{source_image} @tab The ID of the image from which the data should
4068 be taken.
4069 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4070 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4071 an error message; may be NULL
4072 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4073 @end multitable
4074 @end table
4078 @node _gfortran_caf_co_max
4079 @subsection @code{_gfortran_caf_co_max} --- Collective maximum reduction
4080 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_max
4082 @table @asis
4083 @item @emph{Description}:
4084 Calculates the for the each array element of the variable @var{a} the maximum
4085 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
4086 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
4087 specified image. This function operates on numeric values and character
4088 strings.
4090 @item @emph{Syntax}:
4091 @code{void _gfortran_caf_co_max (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
4092 int *stat, char *errmsg, int a_len, int errmsg_len)}
4094 @item @emph{Arguments}:
4095 @multitable @columnfractions .15 .70
4096 @item @var{a} @tab intent(inout) And array descriptor with the data to be
4097 breoadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
4098 @item @var{result_image} @tab The ID of the image to which the reduced
4099 value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
4100 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4101 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4102 an error message; may be NULL
4103 @item @var{a_len} @tab The string length of argument @var{a}.
4104 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4105 @end multitable
4107 @item @emph{NOTES}
4108 If @var{result_image} is nonzero, the value on all images except of the
4109 specified one become undefined; hence, the library may make use of this.
4110 @end table
4114 @node _gfortran_caf_co_min
4115 @subsection @code{_gfortran_caf_co_min} --- Collective minimum reduction
4116 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_min
4118 @table @asis
4119 @item @emph{Description}:
4120 Calculates the for the each array element of the variable @var{a} the minimum
4121 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
4122 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
4123 specified image. This function operates on numeric values and character
4124 strings.
4126 @item @emph{Syntax}:
4127 @code{void _gfortran_caf_co_min (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
4128 int *stat, char *errmsg, int a_len, int errmsg_len)}
4130 @item @emph{Arguments}:
4131 @multitable @columnfractions .15 .70
4132 @item @var{a} @tab intent(inout) And array descriptor with the data to be
4133 breoadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
4134 @item @var{result_image} @tab The ID of the image to which the reduced
4135 value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
4136 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4137 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4138 an error message; may be NULL
4139 @item @var{a_len} @tab The string length of argument @var{a}.
4140 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4141 @end multitable
4143 @item @emph{NOTES}
4144 If @var{result_image} is nonzero, the value on all images except of the
4145 specified one become undefined; hence, the library may make use of this.
4146 @end table
4150 @node _gfortran_caf_co_sum
4151 @subsection @code{_gfortran_caf_co_sum} --- Collective summing reduction
4152 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_sum
4154 @table @asis
4155 @item @emph{Description}:
4156 Calculates the for the each array element of the variable @var{a} the sum
4157 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
4158 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
4159 specified image. This function operates on numeric values.
4161 @item @emph{Syntax}:
4162 @code{void _gfortran_caf_co_sum (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
4163 int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
4165 @item @emph{Arguments}:
4166 @multitable @columnfractions .15 .70
4167 @item @var{a} @tab intent(inout) And array descriptor with the data to be
4168 breoadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
4169 @item @var{result_image} @tab The ID of the image to which the reduced
4170 value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
4171 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4172 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4173 an error message; may be NULL
4174 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4175 @end multitable
4177 @item @emph{NOTES}
4178 If @var{result_image} is nonzero, the value on all images except of the
4179 specified one become undefined; hence, the library may make use of this.
4180 @end table
4184 @node _gfortran_caf_co_reduce
4185 @subsection @code{_gfortran_caf_co_reduce} --- Generic collective reduction
4186 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_reduce
4188 @table @asis
4189 @item @emph{Description}:
4190 Calculates the for the each array element of the variable @var{a} the reduction
4191 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
4192 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
4193 specified image. The @var{opr} is a pure function doing a mathematically
4194 commutative and associative operation.
4196 The @var{opr_flags} denote the following; the values are bitwise ored.
4197 @code{GFC_CAF_BYREF} (1) if the result should be returned
4198 by value; @code{GFC_CAF_HIDDENLEN} (2) whether the result and argument
4199 string lengths shall be specified as hidden argument;
4200 @code{GFC_CAF_ARG_VALUE} (4) whether the arguments shall be passed by value,
4201 @code{GFC_CAF_ARG_DESC} (8) whether the arguments shall be passed by descriptor.
4204 @item @emph{Syntax}:
4205 @code{void _gfortran_caf_co_reduce (gfc_descriptor_t *a,
4206 void * (*opr) (void *, void *), int opr_flags, int result_image,
4207 int *stat, char *errmsg, int a_len, int errmsg_len)}
4209 @item @emph{Arguments}:
4210 @multitable @columnfractions .15 .70
4211 @item @var{opr} @tab Function pointer to the reduction function.
4212 @item @var{opr_flags} @tab Flags regarding the reduction function
4213 @item @var{a} @tab intent(inout) And array descriptor with the data to be
4214 breoadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
4215 @item @var{result_image} @tab The ID of the image to which the reduced
4216 value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
4217 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
4218 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4219 an error message; may be NULL
4220 @item @var{a_len} @tab The string length of argument @var{a}.
4221 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4222 @end multitable
4224 @item @emph{NOTES}
4225 If @var{result_image} is nonzero, the value on all images except of the
4226 specified one become undefined; hence, the library may make use of this.
4227 For character arguments, the result is passed as first argument, followed
4228 by the result string length, next come the two string arguments, followed
4229 by the two hidden arguments. With C binding, there are no hidden arguments
4230 and by-reference passing and either only a single character is passed or
4231 an array descriptor.
4232 @end table
4235 @c Intrinsic Procedures
4236 @c ---------------------------------------------------------------------
4238 @include intrinsic.texi
4241 @tex
4242 \blankpart
4243 @end tex
4245 @c ---------------------------------------------------------------------
4246 @c Contributing
4247 @c ---------------------------------------------------------------------
4249 @node Contributing
4250 @unnumbered Contributing
4251 @cindex Contributing
4253 Free software is only possible if people contribute to efforts
4254 to create it.
4255 We're always in need of more people helping out with ideas
4256 and comments, writing documentation and contributing code.
4258 If you want to contribute to GNU Fortran,
4259 have a look at the long lists of projects you can take on.
4260 Some of these projects are small,
4261 some of them are large;
4262 some are completely orthogonal to the rest of what is
4263 happening on GNU Fortran,
4264 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
4265 All of these projects are important!
4266 We will eventually get around to the things here,
4267 but they are also things doable by someone who is willing and able.
4269 @menu
4270 * Contributors::
4271 * Projects::
4272 * Proposed Extensions::
4273 @end menu
4276 @node Contributors
4277 @section Contributors to GNU Fortran
4278 @cindex Contributors
4279 @cindex Credits
4280 @cindex Authors
4282 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
4283 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
4284 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
4286 The following individuals have contributed code and/or
4287 ideas and significant help to the GNU Fortran project
4288 (in alphabetical order):
4290 @itemize @minus
4291 @item Janne Blomqvist
4292 @item Steven Bosscher
4293 @item Paul Brook
4294 @item Tobias Burnus
4295 @item Fran@,{c}ois-Xavier Coudert
4296 @item Bud Davis
4297 @item Jerry DeLisle
4298 @item Erik Edelmann
4299 @item Bernhard Fischer
4300 @item Daniel Franke
4301 @item Richard Guenther
4302 @item Richard Henderson
4303 @item Katherine Holcomb
4304 @item Jakub Jelinek
4305 @item Niels Kristian Bech Jensen
4306 @item Steven Johnson
4307 @item Steven G. Kargl
4308 @item Thomas Koenig
4309 @item Asher Langton
4310 @item H. J. Lu
4311 @item Toon Moene
4312 @item Brooks Moses
4313 @item Andrew Pinski
4314 @item Tim Prince
4315 @item Christopher D. Rickett
4316 @item Richard Sandiford
4317 @item Tobias Schl@"uter
4318 @item Roger Sayle
4319 @item Paul Thomas
4320 @item Andy Vaught
4321 @item Feng Wang
4322 @item Janus Weil
4323 @item Daniel Kraft
4324 @end itemize
4326 The following people have contributed bug reports,
4327 smaller or larger patches,
4328 and much needed feedback and encouragement for the
4329 GNU Fortran project: 
4331 @itemize @minus
4332 @item Bill Clodius
4333 @item Dominique d'Humi@`eres
4334 @item Kate Hedstrom
4335 @item Erik Schnetter
4336 @item Joost VandeVondele
4337 @end itemize
4339 Many other individuals have helped debug,
4340 test and improve the GNU Fortran compiler over the past few years,
4341 and we welcome you to do the same!
4342 If you already have done so,
4343 and you would like to see your name listed in the
4344 list above, please contact us.
4347 @node Projects
4348 @section Projects
4350 @table @emph
4352 @item Help build the test suite
4353 Solicit more code for donation to the test suite: the more extensive the
4354 testsuite, the smaller the risk of breaking things in the future! We can
4355 keep code private on request.
4357 @item Bug hunting/squishing
4358 Find bugs and write more test cases! Test cases are especially very
4359 welcome, because it allows us to concentrate on fixing bugs instead of
4360 isolating them.  Going through the bugzilla database at
4361 @url{https://gcc.gnu.org/@/bugzilla/} to reduce testcases posted there and
4362 add more information (for example, for which version does the testcase
4363 work, for which versions does it fail?) is also very helpful.
4365 @end table
4368 @node Proposed Extensions
4369 @section Proposed Extensions
4371 Here's a list of proposed extensions for the GNU Fortran compiler, in no particular
4372 order.  Most of these are necessary to be fully compatible with
4373 existing Fortran compilers, but they are not part of the official
4374 J3 Fortran 95 standard.
4376 @subsection Compiler extensions:
4377 @itemize @bullet
4378 @item
4379 User-specified alignment rules for structures.
4381 @item
4382 Automatically extend single precision constants to double.
4384 @item
4385 Compile code that conserves memory by dynamically allocating common and
4386 module storage either on stack or heap.
4388 @item
4389 Compile flag to generate code for array conformance checking (suggest -CC).
4391 @item
4392 User control of symbol names (underscores, etc).
4394 @item
4395 Compile setting for maximum size of stack frame size before spilling
4396 parts to static or heap.
4398 @item
4399 Flag to force local variables into static space.
4401 @item
4402 Flag to force local variables onto stack.
4403 @end itemize
4406 @subsection Environment Options
4407 @itemize @bullet
4408 @item
4409 Pluggable library modules for random numbers, linear algebra.
4410 LA should use BLAS calling conventions.
4412 @item
4413 Environment variables controlling actions on arithmetic exceptions like
4414 overflow, underflow, precision loss---Generate NaN, abort, default.
4415 action.
4417 @item
4418 Set precision for fp units that support it (i387).
4420 @item
4421 Variable for setting fp rounding mode.
4423 @item
4424 Variable to fill uninitialized variables with a user-defined bit
4425 pattern.
4427 @item
4428 Environment variable controlling filename that is opened for that unit
4429 number.
4431 @item
4432 Environment variable to clear/trash memory being freed.
4434 @item
4435 Environment variable to control tracing of allocations and frees.
4437 @item
4438 Environment variable to display allocated memory at normal program end.
4440 @item
4441 Environment variable for filename for * IO-unit.
4443 @item
4444 Environment variable for temporary file directory.
4446 @item
4447 Environment variable forcing standard output to be line buffered (Unix).
4449 @end itemize
4452 @c ---------------------------------------------------------------------
4453 @c GNU General Public License
4454 @c ---------------------------------------------------------------------
4456 @include gpl_v3.texi
4460 @c ---------------------------------------------------------------------
4461 @c GNU Free Documentation License
4462 @c ---------------------------------------------------------------------
4464 @include fdl.texi
4468 @c ---------------------------------------------------------------------
4469 @c Funding Free Software
4470 @c ---------------------------------------------------------------------
4472 @include funding.texi
4474 @c ---------------------------------------------------------------------
4475 @c Indices
4476 @c ---------------------------------------------------------------------
4478 @node Option Index
4479 @unnumbered Option Index
4480 @command{gfortran}'s command line options are indexed here without any
4481 initial @samp{-} or @samp{--}.  Where an option has both positive and
4482 negative forms (such as -foption and -fno-option), relevant entries in
4483 the manual are indexed under the most appropriate form; it may sometimes
4484 be useful to look up both forms.
4485 @printindex op
4487 @node Keyword Index
4488 @unnumbered Keyword Index
4489 @printindex cp
4491 @bye