fixup_args_size_notes takes a pair of rtx_insn
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
blobd02452c04e3b3cbc2a84482830aedcd1d6b2fbc4
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfortran.info
4 @set copyrights-gfortran 1999-2014
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.
481 At present, the GNU Fortran compiler passes the
482 @uref{http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/fcvs21_f95.html, 
483 NIST Fortran 77 Test Suite}, and produces acceptable results on the
484 @uref{http://www.netlib.org/lapack/faq.html#1.21, LAPACK Test Suite}.
485 It also provides respectable performance on 
486 the @uref{http://www.polyhedron.com/fortran-compiler-comparisons/polyhedron-benchmark-suite,
487 Polyhedron Fortran
488 compiler benchmarks} and the
489 @uref{http://www.netlib.org/benchmark/livermore,
490 Livermore Fortran Kernels test}.  It has been used to compile a number of
491 large real-world programs, including
492 @uref{http://hirlam.org/, the HARMONIE and HIRLAM weather forecasting code} and
493 @uref{http://physical-chemistry.scb.uwa.edu.au/tonto/wiki/index.php/Main_Page,
494 the Tonto quantum chemistry package}; see
495 @url{https://gcc.gnu.org/@/wiki/@/GfortranApps} for an extended list.
497 Among other things, the GNU Fortran compiler is intended as a replacement
498 for G77.  At this point, nearly all programs that could be compiled with
499 G77 can be compiled with GNU Fortran, although there are a few minor known
500 regressions.
502 The primary work remaining to be done on GNU Fortran falls into three
503 categories: bug fixing (primarily regarding the treatment of invalid code
504 and providing useful error messages), improving the compiler optimizations
505 and the performance of compiled code, and extending the compiler to support
506 future standards---in particular, Fortran 2003 and Fortran 2008.
509 @c ---------------------------------------------------------------------
510 @c Standards
511 @c ---------------------------------------------------------------------
513 @node Standards
514 @section Standards
515 @cindex Standards
517 @menu
518 * Varying Length Character Strings::
519 @end menu
521 The GNU Fortran compiler implements
522 ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).  As such, it can also compile essentially all
523 standard-compliant Fortran 90 and Fortran 77 programs.   It also supports
524 the ISO/IEC TR-15581 enhancements to allocatable arrays.
526 GNU Fortran also have a partial support for ISO/IEC 1539-1:2004 (Fortran
527 2003), ISO/IEC 1539-1:2010 (Fortran 2008), the Technical Specification
528 @code{Further Interoperability of Fortran with C} (ISO/IEC TS 29113:2012).
529 Full support of those standards and future Fortran standards is planned.
530 The current status of the support is can be found in the
531 @ref{Fortran 2003 status}, @ref{Fortran 2008 status} and
532 @ref{TS 29113 status} sections of the documentation.
534 Additionally, the GNU Fortran compilers supports the OpenMP specification
535 (version 4.0, @url{http://openmp.org/@/wp/@/openmp-specifications/}).
537 @node Varying Length Character Strings
538 @subsection Varying Length Character Strings
539 @cindex Varying length character strings
540 @cindex Varying length strings
541 @cindex strings, varying length
543 The Fortran 95 standard specifies in Part 2 (ISO/IEC 1539-2:2000)
544 varying length character strings.  While GNU Fortran currently does not
545 support such strings directly, there exist two Fortran implementations
546 for them, which work with GNU Fortran.  They can be found at
547 @uref{http://www.fortran.com/@/iso_varying_string.f95} and at
548 @uref{ftp://ftp.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/ISO_VARYING_STRING/}.
550 Deferred-length character strings of Fortran 2003 supports part of
551 the features of @code{ISO_VARYING_STRING} and should be considered as
552 replacement. (Namely, allocatable or pointers of the type
553 @code{character(len=:)}.)
556 @c =====================================================================
557 @c PART I: INVOCATION REFERENCE
558 @c =====================================================================
560 @tex
561 \part{I}{Invoking GNU Fortran}
562 @end tex
564 @c ---------------------------------------------------------------------
565 @c Compiler Options
566 @c ---------------------------------------------------------------------
568 @include invoke.texi
571 @c ---------------------------------------------------------------------
572 @c Runtime
573 @c ---------------------------------------------------------------------
575 @node Runtime
576 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
577 @cindex environment variable
579 The behavior of the @command{gfortran} can be influenced by
580 environment variables.
582 Malformed environment variables are silently ignored.
584 @menu
585 * TMPDIR:: Directory for scratch files
586 * GFORTRAN_STDIN_UNIT:: Unit number for standard input
587 * GFORTRAN_STDOUT_UNIT:: Unit number for standard output
588 * GFORTRAN_STDERR_UNIT:: Unit number for standard error
589 * GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL:: Do not buffer I/O for all units.
590 * GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED:: Do not buffer I/O for preconnected units.
591 * GFORTRAN_SHOW_LOCUS::  Show location for runtime errors
592 * GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS:: Print leading + where permitted
593 * GFORTRAN_DEFAULT_RECL:: Default record length for new files
594 * GFORTRAN_LIST_SEPARATOR::  Separator for list output
595 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set endianness for unformatted I/O
596 * GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE:: Show backtrace on run-time errors
597 @end menu
599 @node TMPDIR
600 @section @env{TMPDIR}---Directory for scratch files
602 When opening a file with @code{STATUS='SCRATCH'}, GNU Fortran tries to
603 create the file in one of the potential directories by testing each
604 directory in the order below.
606 @enumerate
607 @item
608 The environment variable @env{TMPDIR}, if it exists.
610 @item
611 On the MinGW target, the directory returned by the @code{GetTempPath}
612 function. Alternatively, on the Cygwin target, the @env{TMP} and
613 @env{TEMP} environment variables, if they exist, in that order.
615 @item
616 The @code{P_tmpdir} macro if it is defined, otherwise the directory
617 @file{/tmp}.
618 @end enumerate
620 @node GFORTRAN_STDIN_UNIT
621 @section @env{GFORTRAN_STDIN_UNIT}---Unit number for standard input
623 This environment variable can be used to select the unit number
624 preconnected to standard input.  This must be a positive integer.
625 The default value is 5.
627 @node GFORTRAN_STDOUT_UNIT
628 @section @env{GFORTRAN_STDOUT_UNIT}---Unit number for standard output
630 This environment variable can be used to select the unit number
631 preconnected to standard output.  This must be a positive integer.
632 The default value is 6.
634 @node GFORTRAN_STDERR_UNIT
635 @section @env{GFORTRAN_STDERR_UNIT}---Unit number for standard error
637 This environment variable can be used to select the unit number
638 preconnected to standard error.  This must be a positive integer.
639 The default value is 0.
641 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL
642 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL}---Do not buffer I/O on all units
644 This environment variable controls whether all I/O is unbuffered.  If
645 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, all I/O is
646 unbuffered.  This will slow down small sequential reads and writes.  If
647 the first letter is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.
648 This is the default.
650 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED
651 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED}---Do not buffer I/O on preconnected units
653 The environment variable named @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} controls
654 whether I/O on a preconnected unit (i.e.@: STDOUT or STDERR) is unbuffered.  If 
655 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, I/O is unbuffered.  This
656 will slow down small sequential reads and writes.  If the first letter
657 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.  This is the default.
659 @node GFORTRAN_SHOW_LOCUS
660 @section @env{GFORTRAN_SHOW_LOCUS}---Show location for runtime errors
662 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, filename and
663 line numbers for runtime errors are printed.  If the first letter is
664 @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, do not print filename and line numbers
665 for runtime errors.  The default is to print the location.
667 @node GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS
668 @section @env{GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS}---Print leading + where permitted
670 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1},
671 a plus sign is printed
672 where permitted by the Fortran standard.  If the first letter
673 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, a plus sign is not printed
674 in most cases.  Default is not to print plus signs.
676 @node GFORTRAN_DEFAULT_RECL
677 @section @env{GFORTRAN_DEFAULT_RECL}---Default record length for new files
679 This environment variable specifies the default record length, in
680 bytes, for files which are opened without a @code{RECL} tag in the
681 @code{OPEN} statement.  This must be a positive integer.  The
682 default value is 1073741824 bytes (1 GB).
684 @node GFORTRAN_LIST_SEPARATOR
685 @section @env{GFORTRAN_LIST_SEPARATOR}---Separator for list output
687 This environment variable specifies the separator when writing
688 list-directed output.  It may contain any number of spaces and
689 at most one comma.  If you specify this on the command line,
690 be sure to quote spaces, as in
691 @smallexample
692 $ GFORTRAN_LIST_SEPARATOR='  ,  ' ./a.out
693 @end smallexample
694 when @command{a.out} is the compiled Fortran program that you want to run.
695 Default is a single space.
697 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
698 @section @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}---Set endianness for unformatted I/O
700 By setting the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable, it is possible
701 to change the representation of data for unformatted files.
702 The syntax for the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable is:
703 @smallexample
704 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception | exception ;
705 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
706 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
707 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
708 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
709 @end smallexample
710 The variable consists of an optional default mode, followed by
711 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
712 from the preceding default and each other.  Each exception consists
713 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
714 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
716 @itemize @w{}
717 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
718 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
719 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
720 for unformatted files.
721 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
722 @end itemize
723 A missing mode for an exception is taken to mean @code{BIG_ENDIAN}.
724 Examples of values for @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} are:
725 @itemize @w{}
726 @item @code{'big_endian'}  Do all unformatted I/O in big_endian mode.
727 @item @code{'little_endian;native:10-20,25'}  Do all unformatted I/O 
728 in little_endian mode, except for units 10 to 20 and 25, which are in
729 native format.
730 @item @code{'10-20'}  Units 10 to 20 are big-endian, the rest is native.
731 @end itemize
733 Setting the environment variables should be done on the command
734 line or via the @command{export}
735 command for @command{sh}-compatible shells and via @command{setenv}
736 for @command{csh}-compatible shells.
738 Example for @command{sh}:
739 @smallexample
740 $ gfortran foo.f90
741 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
742 @end smallexample
744 Example code for @command{csh}:
745 @smallexample
746 % gfortran foo.f90
747 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
748 % ./a.out
749 @end smallexample
751 Using anything but the native representation for unformatted data
752 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
753 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
754 portable.
756 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
757 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
758 setting a default data representation for the whole program.  The
759 @code{CONVERT} specifier overrides the @option{-fconvert} compile options.
761 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
762 environment variable will override the CONVERT specifier in the
763 open statement}.  This is to give control over data formats to
764 users who do not have the source code of their program available.
766 @node GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE
767 @section @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE}---Show backtrace on run-time errors
769 If the @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE} variable is set to @samp{y},
770 @samp{Y} or @samp{1} (only the first letter is relevant) then a
771 backtrace is printed when a serious run-time error occurs.  To disable
772 the backtracing, set the variable to @samp{n}, @samp{N}, @samp{0}.
773 Default is to print a backtrace unless the @option{-fno-backtrace}
774 compile option was used.
776 @c =====================================================================
777 @c PART II: LANGUAGE REFERENCE
778 @c =====================================================================
780 @tex
781 \part{II}{Language Reference}
782 @end tex
784 @c ---------------------------------------------------------------------
785 @c Fortran 2003 and 2008 Status
786 @c ---------------------------------------------------------------------
788 @node Fortran 2003 and 2008 status
789 @chapter Fortran 2003 and 2008 Status
791 @menu
792 * Fortran 2003 status::
793 * Fortran 2008 status::
794 * TS 29113 status::
795 @end menu
797 @node Fortran 2003 status
798 @section Fortran 2003 status
800 GNU Fortran supports several Fortran 2003 features; an incomplete
801 list can be found below.  See also the
802 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2003, wiki page} about Fortran 2003.
804 @itemize
805 @item Procedure pointers including procedure-pointer components with
806 @code{PASS} attribute.
808 @item Procedures which are bound to a derived type (type-bound procedures)
809 including @code{PASS}, @code{PROCEDURE} and @code{GENERIC}, and
810 operators bound to a type.
812 @item Abstract interfaces and type extension with the possibility to
813 override type-bound procedures or to have deferred binding.
815 @item Polymorphic entities (``@code{CLASS}'') for derived types and unlimited
816 polymorphism (``@code{CLASS(*)}'') -- including @code{SAME_TYPE_AS},
817 @code{EXTENDS_TYPE_OF} and @code{SELECT TYPE} for scalars and arrays and
818 finalization.
820 @item Generic interface names, which have the same name as derived types,
821 are now supported. This allows one to write constructor functions.  Note
822 that Fortran does not support static constructor functions.  For static
823 variables, only default initialization or structure-constructor
824 initialization are available.
826 @item The @code{ASSOCIATE} construct.
828 @item Interoperability with C including enumerations, 
830 @item In structure constructors the components with default values may be
831 omitted.
833 @item Extensions to the @code{ALLOCATE} statement, allowing for a
834 type-specification with type parameter and for allocation and initialization
835 from a @code{SOURCE=} expression; @code{ALLOCATE} and @code{DEALLOCATE}
836 optionally return an error message string via @code{ERRMSG=}.
838 @item Reallocation on assignment: If an intrinsic assignment is
839 used, an allocatable variable on the left-hand side is automatically allocated
840 (if unallocated) or reallocated (if the shape is different). Currently, scalar
841 deferred character length left-hand sides are correctly handled but arrays
842 are not yet fully implemented.
844 @item Deferred-length character variables and scalar deferred-length character
845 components of derived types are supported. (Note that array-valued compoents
846 are not yet implemented.)
848 @item Transferring of allocations via @code{MOVE_ALLOC}.
850 @item The @code{PRIVATE} and @code{PUBLIC} attributes may be given individually
851 to derived-type components.
853 @item In pointer assignments, the lower bound may be specified and
854 the remapping of elements is supported.
856 @item For pointers an @code{INTENT} may be specified which affect the
857 association status not the value of the pointer target.
859 @item Intrinsics @code{command_argument_count}, @code{get_command},
860 @code{get_command_argument}, and @code{get_environment_variable}.
862 @item Support for Unicode characters (ISO 10646) and UTF-8, including
863 the @code{SELECTED_CHAR_KIND} and @code{NEW_LINE} intrinsic functions.
865 @item Support for binary, octal and hexadecimal (BOZ) constants in the
866 intrinsic functions @code{INT}, @code{REAL}, @code{CMPLX} and @code{DBLE}.
868 @item Support for namelist variables with allocatable and pointer
869 attribute and nonconstant length type parameter.
871 @item
872 @cindex array, constructors
873 @cindex @code{[...]}
874 Array constructors using square brackets.  That is, @code{[...]} rather
875 than @code{(/.../)}.  Type-specification for array constructors like
876 @code{(/ some-type :: ... /)}.
878 @item Extensions to the specification and initialization expressions,
879 including the support for intrinsics with real and complex arguments.
881 @item Support for the asynchronous input/output syntax; however, the
882 data transfer is currently always synchronously performed. 
884 @item
885 @cindex @code{FLUSH} statement
886 @cindex statement, @code{FLUSH}
887 @code{FLUSH} statement.
889 @item
890 @cindex @code{IOMSG=} specifier
891 @code{IOMSG=} specifier for I/O statements.
893 @item
894 @cindex @code{ENUM} statement
895 @cindex @code{ENUMERATOR} statement
896 @cindex statement, @code{ENUM}
897 @cindex statement, @code{ENUMERATOR}
898 @opindex @code{fshort-enums}
899 Support for the declaration of enumeration constants via the
900 @code{ENUM} and @code{ENUMERATOR} statements.  Interoperability with
901 @command{gcc} is guaranteed also for the case where the
902 @command{-fshort-enums} command line option is given.
904 @item
905 @cindex TR 15581
906 TR 15581:
907 @itemize
908 @item
909 @cindex @code{ALLOCATABLE} dummy arguments
910 @code{ALLOCATABLE} dummy arguments.
911 @item
912 @cindex @code{ALLOCATABLE} function results
913 @code{ALLOCATABLE} function results
914 @item
915 @cindex @code{ALLOCATABLE} components of derived types
916 @code{ALLOCATABLE} components of derived types
917 @end itemize
919 @item
920 @cindex @code{STREAM} I/O
921 @cindex @code{ACCESS='STREAM'} I/O
922 The @code{OPEN} statement supports the @code{ACCESS='STREAM'} specifier,
923 allowing I/O without any record structure.
925 @item
926 Namelist input/output for internal files.
928 @item Minor I/O features: Rounding during formatted output, using of
929 a decimal comma instead of a decimal point, setting whether a plus sign
930 should appear for positive numbers. On systems where @code{strtod} honours
931 the rounding mode, the rounding mode is also supported for input.
933 @item
934 @cindex @code{PROTECTED} statement
935 @cindex statement, @code{PROTECTED}
936 The @code{PROTECTED} statement and attribute.
938 @item
939 @cindex @code{VALUE} statement
940 @cindex statement, @code{VALUE}
941 The @code{VALUE} statement and attribute.
943 @item
944 @cindex @code{VOLATILE} statement
945 @cindex statement, @code{VOLATILE}
946 The @code{VOLATILE} statement and attribute.
948 @item
949 @cindex @code{IMPORT} statement
950 @cindex statement, @code{IMPORT}
951 The @code{IMPORT} statement, allowing to import
952 host-associated derived types.
954 @item The intrinsic modules @code{ISO_FORTRAN_ENVIRONMENT} is supported,
955 which contains parameters of the I/O units, storage sizes. Additionally,
956 procedures for C interoperability are available in the @code{ISO_C_BINDING}
957 module.
959 @item
960 @cindex @code{USE, INTRINSIC} statement
961 @cindex statement, @code{USE, INTRINSIC}
962 @cindex @code{ISO_FORTRAN_ENV} statement
963 @cindex statement, @code{ISO_FORTRAN_ENV}
964 @code{USE} statement with @code{INTRINSIC} and @code{NON_INTRINSIC}
965 attribute; supported intrinsic modules: @code{ISO_FORTRAN_ENV},
966 @code{ISO_C_BINDING}, @code{OMP_LIB} and @code{OMP_LIB_KINDS}.
968 @item
969 Renaming of operators in the @code{USE} statement.
971 @end itemize
974 @node Fortran 2008 status
975 @section Fortran 2008 status
977 The latest version of the Fortran standard is ISO/IEC 1539-1:2010, informally
978 known as Fortran 2008.  The official version is available from International
979 Organization for Standardization (ISO) or its national member organizations.
980 The the final draft (FDIS) can be downloaded free of charge from
981 @url{http://www.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/links.html}.  Fortran is developed by the
982 Working Group 5 of Sub-Committee 22 of the Joint Technical Committee 1 of the
983 International Organization for Standardization and the International
984 Electrotechnical Commission (IEC).  This group is known as
985 @uref{http://www.nag.co.uk/sc22wg5/, WG5}.
987 The GNU Fortran compiler supports several of the new features of Fortran 2008;
988 the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2008Status, wiki} has some information
989 about the current Fortran 2008 implementation status.  In particular, the
990 following is implemented.
992 @itemize
993 @item The @option{-std=f2008} option and support for the file extensions 
994 @file{.f08} and @file{.F08}.
996 @item The @code{OPEN} statement now supports the @code{NEWUNIT=} option,
997 which returns a unique file unit, thus preventing inadvertent use of the
998 same unit in different parts of the program.
1000 @item The @code{g0} format descriptor and unlimited format items.
1002 @item The mathematical intrinsics @code{ASINH}, @code{ACOSH}, @code{ATANH},
1003 @code{ERF}, @code{ERFC}, @code{GAMMA}, @code{LOG_GAMMA}, @code{BESSEL_J0},
1004 @code{BESSEL_J1}, @code{BESSEL_JN}, @code{BESSEL_Y0}, @code{BESSEL_Y1},
1005 @code{BESSEL_YN}, @code{HYPOT}, @code{NORM2}, and @code{ERFC_SCALED}.
1007 @item Using complex arguments with @code{TAN}, @code{SINH}, @code{COSH},
1008 @code{TANH}, @code{ASIN}, @code{ACOS}, and @code{ATAN} is now possible;
1009 @code{ATAN}(@var{Y},@var{X}) is now an alias for @code{ATAN2}(@var{Y},@var{X}).
1011 @item Support of the @code{PARITY} intrinsic functions.
1013 @item The following bit intrinsics: @code{LEADZ} and @code{TRAILZ} for
1014 counting the number of leading and trailing zero bits, @code{POPCNT} and
1015 @code{POPPAR} for counting the number of one bits and returning the parity;
1016 @code{BGE}, @code{BGT}, @code{BLE}, and @code{BLT} for bitwise comparisons;
1017 @code{DSHIFTL} and @code{DSHIFTR} for combined left and right shifts,
1018 @code{MASKL} and @code{MASKR} for simple left and right justified masks,
1019 @code{MERGE_BITS} for a bitwise merge using a mask, @code{SHIFTA},
1020 @code{SHIFTL} and @code{SHIFTR} for shift operations, and the
1021 transformational bit intrinsics @code{IALL}, @code{IANY} and @code{IPARITY}.
1023 @item Support of the @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} intrinsic subroutine.
1025 @item Support for the @code{STORAGE_SIZE} intrinsic inquiry function.
1027 @item The @code{INT@{8,16,32@}} and @code{REAL@{32,64,128@}} kind type
1028 parameters and the array-valued named constants @code{INTEGER_KINDS},
1029 @code{LOGICAL_KINDS}, @code{REAL_KINDS} and @code{CHARACTER_KINDS} of
1030 the intrinsic module @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1032 @item The module procedures @code{C_SIZEOF} of the intrinsic module
1033 @code{ISO_C_BINDINGS} and @code{COMPILER_VERSION} and @code{COMPILER_OPTIONS}
1034 of @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1036 @item Coarray support for serial programs with @option{-fcoarray=single} flag
1037 and experimental support for multiple images with the @option{-fcoarray=lib}
1038 flag.
1040 @item The @code{DO CONCURRENT} construct is supported.
1042 @item The @code{BLOCK} construct is supported.
1044 @item The @code{STOP} and the new @code{ERROR STOP} statements now
1045 support all constant expressions. Both show the signals which were signaling
1046 at termination.
1048 @item Support for the @code{CONTIGUOUS} attribute.
1050 @item Support for @code{ALLOCATE} with @code{MOLD}.
1052 @item Support for the @code{IMPURE} attribute for procedures, which
1053 allows for @code{ELEMENTAL} procedures without the restrictions of
1054 @code{PURE}.
1056 @item Null pointers (including @code{NULL()}) and not-allocated variables
1057 can be used as actual argument to optional non-pointer, non-allocatable
1058 dummy arguments, denoting an absent argument.
1060 @item Non-pointer variables with @code{TARGET} attribute can be used as
1061 actual argument to @code{POINTER} dummies with @code{INTENT(IN)}.
1063 @item Pointers including procedure pointers and those in a derived
1064 type (pointer components) can now be initialized by a target instead
1065 of only by @code{NULL}.
1067 @item The @code{EXIT} statement (with construct-name) can be now be
1068 used to leave not only the @code{DO} but also the @code{ASSOCIATE},
1069 @code{BLOCK}, @code{IF}, @code{SELECT CASE} and @code{SELECT TYPE}
1070 constructs.
1072 @item Internal procedures can now be used as actual argument.
1074 @item Minor features: obsolesce diagnostics for @code{ENTRY} with
1075 @option{-std=f2008}; a line may start with a semicolon; for internal
1076 and module procedures @code{END} can be used instead of
1077 @code{END SUBROUTINE} and @code{END FUNCTION}; @code{SELECTED_REAL_KIND}
1078 now also takes a @code{RADIX} argument; intrinsic types are supported
1079 for @code{TYPE}(@var{intrinsic-type-spec}); multiple type-bound procedures
1080 can be declared in a single @code{PROCEDURE} statement; implied-shape
1081 arrays are supported for named constants (@code{PARAMETER}).
1082 @end itemize
1086 @node TS 29113 status
1087 @section Technical Specification 29113 Status
1089 GNU Fortran supports some of the new features of the Technical
1090 Specification (TS) 29113 on Further Interoperability of Fortran with C.
1091 The @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/TS29113Status, wiki} has some information
1092 about the current TS 29113 implementation status.  In particular, the
1093 following is implemented.
1095 See also @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
1097 @itemize
1098 @item The @option{-std=f2008ts} option.
1100 @item The @code{OPTIONAL} attribute is allowed for dummy arguments
1101 of @code{BIND(C) procedures.}
1103 @item The @code{RANK} intrinsic is supported.
1105 @item GNU Fortran's implementation for variables with @code{ASYNCHRONOUS}
1106 attribute is compatible with TS 29113.
1108 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}.
1110 @item Assumed-rank (@code{DIMENSION(..)}). However, the array descriptor
1111 of the TS is not yet supported.
1112 @end itemize
1116 @c ---------------------------------------------------------------------
1117 @c Compiler Characteristics
1118 @c ---------------------------------------------------------------------
1120 @node Compiler Characteristics
1121 @chapter Compiler Characteristics
1123 This chapter describes certain characteristics of the GNU Fortran
1124 compiler, that are not specified by the Fortran standard, but which
1125 might in some way or another become visible to the programmer.
1127 @menu
1128 * KIND Type Parameters::
1129 * Internal representation of LOGICAL variables::
1130 * Thread-safety of the runtime library::
1131 * Data consistency and durability::
1132 @end menu
1135 @node KIND Type Parameters
1136 @section KIND Type Parameters
1137 @cindex kind
1139 The @code{KIND} type parameters supported by GNU Fortran for the primitive
1140 data types are:
1142 @table @code
1144 @item INTEGER
1145 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1147 @item LOGICAL
1148 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1150 @item REAL
1151 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1153 @item COMPLEX
1154 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1156 @item DOUBLE PRECISION
1157 4, 8, 10*, 16*, default: 8***
1159 @item CHARACTER
1160 1, 4, default: 1
1162 @end table
1164 @noindent
1165 * not available on all systems @*
1166 ** unless @option{-fdefault-integer-8} is used @*
1167 *** unless @option{-fdefault-real-8} is used (see @ref{Fortran Dialect Options})
1169 @noindent
1170 The @code{KIND} value matches the storage size in bytes, except for
1171 @code{COMPLEX} where the storage size is twice as much (or both real and
1172 imaginary part are a real value of the given size).  It is recommended to use
1173 the @ref{SELECTED_CHAR_KIND}, @ref{SELECTED_INT_KIND} and
1174 @ref{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics or the @code{INT8}, @code{INT16},
1175 @code{INT32}, @code{INT64}, @code{REAL32}, @code{REAL64}, and @code{REAL128}
1176 parameters of the @code{ISO_FORTRAN_ENV} module instead of the concrete values.
1177 The available kind parameters can be found in the constant arrays
1178 @code{CHARACTER_KINDS}, @code{INTEGER_KINDS}, @code{LOGICAL_KINDS} and
1179 @code{REAL_KINDS} in the @ref{ISO_FORTRAN_ENV} module.  For C interoperability,
1180 the kind parameters of the @ref{ISO_C_BINDING} module should be used.
1183 @node Internal representation of LOGICAL variables
1184 @section Internal representation of LOGICAL variables
1185 @cindex logical, variable representation
1187 The Fortran standard does not specify how variables of @code{LOGICAL}
1188 type are represented, beyond requiring that @code{LOGICAL} variables
1189 of default kind have the same storage size as default @code{INTEGER}
1190 and @code{REAL} variables.  The GNU Fortran internal representation is
1191 as follows.
1193 A @code{LOGICAL(KIND=N)} variable is represented as an
1194 @code{INTEGER(KIND=N)} variable, however, with only two permissible
1195 values: @code{1} for @code{.TRUE.} and @code{0} for
1196 @code{.FALSE.}.  Any other integer value results in undefined behavior.
1198 See also @ref{Argument passing conventions} and @ref{Interoperability with C}.
1201 @node Thread-safety of the runtime library
1202 @section Thread-safety of the runtime library
1203 @cindex thread-safety, threads
1205 GNU Fortran can be used in programs with multiple threads, e.g.@: by
1206 using OpenMP, by calling OS thread handling functions via the
1207 @code{ISO_C_BINDING} facility, or by GNU Fortran compiled library code
1208 being called from a multi-threaded program.
1210 The GNU Fortran runtime library, (@code{libgfortran}), supports being
1211 called concurrently from multiple threads with the following
1212 exceptions. 
1214 During library initialization, the C @code{getenv} function is used,
1215 which need not be thread-safe.  Similarly, the @code{getenv}
1216 function is used to implement the @code{GET_ENVIRONMENT_VARIABLE} and
1217 @code{GETENV} intrinsics.  It is the responsibility of the user to
1218 ensure that the environment is not being updated concurrently when any
1219 of these actions are taking place.
1221 The @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} and @code{SYSTEM} intrinsics are
1222 implemented with the @code{system} function, which need not be
1223 thread-safe.  It is the responsibility of the user to ensure that
1224 @code{system} is not called concurrently.
1226 Finally, for platforms not supporting thread-safe POSIX functions,
1227 further functionality might not be thread-safe.  For details, please
1228 consult the documentation for your operating system.
1231 @node Data consistency and durability
1232 @section Data consistency and durability
1233 @cindex consistency, durability
1235 This section contains a brief overview of data and metadata
1236 consistency and durability issues when doing I/O.
1238 With respect to durability, GNU Fortran makes no effort to ensure that
1239 data is committed to stable storage. If this is required, the GNU
1240 Fortran programmer can use the intrinsic @code{FNUM} to retrieve the
1241 low level file descriptor corresponding to an open Fortran unit. Then,
1242 using e.g. the @code{ISO_C_BINDING} feature, one can call the
1243 underlying system call to flush dirty data to stable storage, such as
1244 @code{fsync} on POSIX, @code{_commit} on MingW, or @code{fcntl(fd,
1245 F_FULLSYNC, 0)} on Mac OS X. The following example shows how to call
1246 fsync:
1248 @smallexample
1249   ! Declare the interface for POSIX fsync function
1250   interface
1251     function fsync (fd) bind(c,name="fsync")
1252     use iso_c_binding, only: c_int
1253       integer(c_int), value :: fd
1254       integer(c_int) :: fsync
1255     end function fsync
1256   end interface
1258   ! Variable declaration
1259   integer :: ret
1261   ! Opening unit 10
1262   open (10,file="foo")
1264   ! ...
1265   ! Perform I/O on unit 10
1266   ! ...
1268   ! Flush and sync
1269   flush(10)
1270   ret = fsync(fnum(10))
1272   ! Handle possible error
1273   if (ret /= 0) stop "Error calling FSYNC"
1274 @end smallexample
1276 With respect to consistency, for regular files GNU Fortran uses
1277 buffered I/O in order to improve performance. This buffer is flushed
1278 automatically when full and in some other situations, e.g. when
1279 closing a unit. It can also be explicitly flushed with the
1280 @code{FLUSH} statement. Also, the buffering can be turned off with the
1281 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL} and
1282 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} environment variables. Special
1283 files, such as terminals and pipes, are always unbuffered. Sometimes,
1284 however, further things may need to be done in order to allow other
1285 processes to see data that GNU Fortran has written, as follows.
1287 The Windows platform supports a relaxed metadata consistency model,
1288 where file metadata is written to the directory lazily. This means
1289 that, for instance, the @code{dir} command can show a stale size for a
1290 file. One can force a directory metadata update by closing the unit,
1291 or by calling @code{_commit} on the file descriptor. Note, though,
1292 that @code{_commit} will force all dirty data to stable storage, which
1293 is often a very slow operation.
1295 The Network File System (NFS) implements a relaxed consistency model
1296 called open-to-close consistency. Closing a file forces dirty data and
1297 metadata to be flushed to the server, and opening a file forces the
1298 client to contact the server in order to revalidate cached
1299 data. @code{fsync} will also force a flush of dirty data and metadata
1300 to the server. Similar to @code{open} and @code{close}, acquiring and
1301 releasing @code{fcntl} file locks, if the server supports them, will
1302 also force cache validation and flushing dirty data and metadata.
1305 @c ---------------------------------------------------------------------
1306 @c Extensions
1307 @c ---------------------------------------------------------------------
1309 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
1310 @c whenever that is written :-)
1312 @node Extensions
1313 @chapter Extensions
1314 @cindex extensions
1316 The two sections below detail the extensions to standard Fortran that are
1317 implemented in GNU Fortran, as well as some of the popular or
1318 historically important extensions that are not (or not yet) implemented.
1319 For the latter case, we explain the alternatives available to GNU Fortran
1320 users, including replacement by standard-conforming code or GNU
1321 extensions.
1323 @menu
1324 * Extensions implemented in GNU Fortran::
1325 * Extensions not implemented in GNU Fortran::
1326 @end menu
1329 @node Extensions implemented in GNU Fortran
1330 @section Extensions implemented in GNU Fortran
1331 @cindex extensions, implemented
1333 GNU Fortran implements a number of extensions over standard
1334 Fortran.  This chapter contains information on their syntax and
1335 meaning.  There are currently two categories of GNU Fortran
1336 extensions, those that provide functionality beyond that provided
1337 by any standard, and those that are supported by GNU Fortran
1338 purely for backward compatibility with legacy compilers.  By default,
1339 @option{-std=gnu} allows the compiler to accept both types of
1340 extensions, but to warn about the use of the latter.  Specifying
1341 either @option{-std=f95}, @option{-std=f2003} or @option{-std=f2008}
1342 disables both types of extensions, and @option{-std=legacy} allows both
1343 without warning.
1345 @menu
1346 * Old-style kind specifications::
1347 * Old-style variable initialization::
1348 * Extensions to namelist::
1349 * X format descriptor without count field::
1350 * Commas in FORMAT specifications::
1351 * Missing period in FORMAT specifications::
1352 * I/O item lists::
1353 * @code{Q} exponent-letter::
1354 * BOZ literal constants::
1355 * Real array indices::
1356 * Unary operators::
1357 * Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values::
1358 * Hollerith constants support::
1359 * Cray pointers::
1360 * CONVERT specifier::
1361 * OpenMP::
1362 * Argument list functions::
1363 @end menu
1365 @node Old-style kind specifications
1366 @subsection Old-style kind specifications
1367 @cindex kind, old-style
1369 GNU Fortran allows old-style kind specifications in declarations.  These
1370 look like:
1371 @smallexample
1372       TYPESPEC*size x,y,z
1373 @end smallexample
1374 @noindent
1375 where @code{TYPESPEC} is a basic type (@code{INTEGER}, @code{REAL},
1376 etc.), and where @code{size} is a byte count corresponding to the
1377 storage size of a valid kind for that type.  (For @code{COMPLEX}
1378 variables, @code{size} is the total size of the real and imaginary
1379 parts.)  The statement then declares @code{x}, @code{y} and @code{z} to
1380 be of type @code{TYPESPEC} with the appropriate kind.  This is
1381 equivalent to the standard-conforming declaration
1382 @smallexample
1383       TYPESPEC(k) x,y,z
1384 @end smallexample
1385 @noindent
1386 where @code{k} is the kind parameter suitable for the intended precision.  As
1387 kind parameters are implementation-dependent, use the @code{KIND},
1388 @code{SELECTED_INT_KIND} and @code{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics to retrieve
1389 the correct value, for instance @code{REAL*8 x} can be replaced by:
1390 @smallexample
1391 INTEGER, PARAMETER :: dbl = KIND(1.0d0)
1392 REAL(KIND=dbl) :: x
1393 @end smallexample
1395 @node Old-style variable initialization
1396 @subsection Old-style variable initialization
1398 GNU Fortran allows old-style initialization of variables of the
1399 form:
1400 @smallexample
1401       INTEGER i/1/,j/2/
1402       REAL x(2,2) /3*0.,1./
1403 @end smallexample
1404 The syntax for the initializers is as for the @code{DATA} statement, but
1405 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
1406 variable immediately preceding the initialization.  In other words,
1407 something like @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.  This style of
1408 initialization is only allowed in declarations without double colons
1409 (@code{::}); the double colons were introduced in Fortran 90, which also
1410 introduced a standard syntax for initializing variables in type
1411 declarations.
1413 Examples of standard-conforming code equivalent to the above example
1414 are:
1415 @smallexample
1416 ! Fortran 90
1417       INTEGER :: i = 1, j = 2
1418       REAL :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
1419 ! Fortran 77
1420       INTEGER i, j
1421       REAL x(2,2)
1422       DATA i/1/, j/2/, x/3*0.,1./
1423 @end smallexample
1425 Note that variables which are explicitly initialized in declarations
1426 or in @code{DATA} statements automatically acquire the @code{SAVE}
1427 attribute.
1429 @node Extensions to namelist
1430 @subsection Extensions to namelist
1431 @cindex Namelist
1433 GNU Fortran fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
1434 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
1435 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
1436 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
1437 namelist name.  Two extensions are permitted:
1439 Old-style use of @samp{$} instead of @samp{&}
1440 @smallexample
1441 $MYNML
1442  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
1443  CH(1:4) = "abcd"
1444 $END
1445 @end smallexample
1447 It should be noted that the default terminator is @samp{/} rather than
1448 @samp{&END}.
1450 Querying of the namelist when inputting from stdin.  After at least
1451 one space, entering @samp{?} sends to stdout the namelist name and the names of
1452 the variables in the namelist:
1453 @smallexample
1456 &mynml
1458  x%y
1459  ch
1460 &end
1461 @end smallexample
1463 Entering @samp{=?} outputs the namelist to stdout, as if
1464 @code{WRITE(*,NML = mynml)} had been called:
1465 @smallexample
1468 &MYNML
1469  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
1470  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
1471  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
1472  CH=abcd,  /
1473 @end smallexample
1475 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
1476 messages to stderr and execution continues, even if @code{IOSTAT} is set.
1478 @code{PRINT} namelist is permitted.  This causes an error if
1479 @option{-std=f95} is used.
1480 @smallexample
1481 PROGRAM test_print
1482   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
1483   NAMELIST /mynml/ x
1484   PRINT mynml
1485 END PROGRAM test_print
1486 @end smallexample
1488 Expanded namelist reads are permitted.  This causes an error if 
1489 @option{-std=f95} is used.  In the following example, the first element
1490 of the array will be given the value 0.00 and the two succeeding
1491 elements will be given the values 1.00 and 2.00.
1492 @smallexample
1493 &MYNML
1494   X(1,1) = 0.00 , 1.00 , 2.00
1496 @end smallexample
1498 When writing a namelist, if no @code{DELIM=} is specified, by default a
1499 double quote is used to delimit character strings. If -std=F95, F2003,
1500 or F2008, etc, the delim status is set to 'none'.  Defaulting to
1501 quotes ensures that namelists with character strings can be subsequently
1502 read back in accurately.
1504 @node X format descriptor without count field
1505 @subsection @code{X} format descriptor without count field
1507 To support legacy codes, GNU Fortran permits the count field of the
1508 @code{X} edit descriptor in @code{FORMAT} statements to be omitted.
1509 When omitted, the count is implicitly assumed to be one.
1511 @smallexample
1512        PRINT 10, 2, 3
1513 10     FORMAT (I1, X, I1)
1514 @end smallexample
1516 @node Commas in FORMAT specifications
1517 @subsection Commas in @code{FORMAT} specifications
1519 To support legacy codes, GNU Fortran allows the comma separator
1520 to be omitted immediately before and after character string edit
1521 descriptors in @code{FORMAT} statements.
1523 @smallexample
1524        PRINT 10, 2, 3
1525 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
1526 @end smallexample
1529 @node Missing period in FORMAT specifications
1530 @subsection Missing period in @code{FORMAT} specifications
1532 To support legacy codes, GNU Fortran allows missing periods in format
1533 specifications if and only if @option{-std=legacy} is given on the
1534 command line.  This is considered non-conforming code and is
1535 discouraged.
1537 @smallexample
1538        REAL :: value
1539        READ(*,10) value
1540 10     FORMAT ('F4')
1541 @end smallexample
1543 @node I/O item lists
1544 @subsection I/O item lists
1545 @cindex I/O item lists
1547 To support legacy codes, GNU Fortran allows the input item list
1548 of the @code{READ} statement, and the output item lists of the
1549 @code{WRITE} and @code{PRINT} statements, to start with a comma.
1551 @node @code{Q} exponent-letter
1552 @subsection @code{Q} exponent-letter
1553 @cindex @code{Q} exponent-letter
1555 GNU Fortran accepts real literal constants with an exponent-letter
1556 of @code{Q}, for example, @code{1.23Q45}.  The constant is interpreted
1557 as a @code{REAL(16)} entity on targets that support this type.  If
1558 the target does not support @code{REAL(16)} but has a @code{REAL(10)}
1559 type, then the real-literal-constant will be interpreted as a
1560 @code{REAL(10)} entity.  In the absence of @code{REAL(16)} and
1561 @code{REAL(10)}, an error will occur.
1563 @node BOZ literal constants
1564 @subsection BOZ literal constants
1565 @cindex BOZ literal constants
1567 Besides decimal constants, Fortran also supports binary (@code{b}),
1568 octal (@code{o}) and hexadecimal (@code{z}) integer constants.  The
1569 syntax is: @samp{prefix quote digits quote}, were the prefix is
1570 either @code{b}, @code{o} or @code{z}, quote is either @code{'} or
1571 @code{"} and the digits are for binary @code{0} or @code{1}, for
1572 octal between @code{0} and @code{7}, and for hexadecimal between
1573 @code{0} and @code{F}.  (Example: @code{b'01011101'}.)
1575 Up to Fortran 95, BOZ literals were only allowed to initialize
1576 integer variables in DATA statements.  Since Fortran 2003 BOZ literals
1577 are also allowed as argument of @code{REAL}, @code{DBLE}, @code{INT}
1578 and @code{CMPLX}; the result is the same as if the integer BOZ
1579 literal had been converted by @code{TRANSFER} to, respectively,
1580 @code{real}, @code{double precision}, @code{integer} or @code{complex}.
1581 As GNU Fortran extension the intrinsic procedures @code{FLOAT},
1582 @code{DFLOAT}, @code{COMPLEX} and @code{DCMPLX} are treated alike.
1584 As an extension, GNU Fortran allows hexadecimal BOZ literal constants to
1585 be specified using the @code{X} prefix, in addition to the standard
1586 @code{Z} prefix.  The BOZ literal can also be specified by adding a
1587 suffix to the string, for example, @code{Z'ABC'} and @code{'ABC'Z} are
1588 equivalent.
1590 Furthermore, GNU Fortran allows using BOZ literal constants outside
1591 DATA statements and the four intrinsic functions allowed by Fortran 2003.
1592 In DATA statements, in direct assignments, where the right-hand side
1593 only contains a BOZ literal constant, and for old-style initializers of
1594 the form @code{integer i /o'0173'/}, the constant is transferred
1595 as if @code{TRANSFER} had been used; for @code{COMPLEX} numbers, only
1596 the real part is initialized unless @code{CMPLX} is used.  In all other
1597 cases, the BOZ literal constant is converted to an @code{INTEGER} value with
1598 the largest decimal representation.  This value is then converted
1599 numerically to the type and kind of the variable in question.
1600 (For instance, @code{real :: r = b'0000001' + 1} initializes @code{r}
1601 with @code{2.0}.) As different compilers implement the extension
1602 differently, one should be careful when doing bitwise initialization
1603 of non-integer variables.
1605 Note that initializing an @code{INTEGER} variable with a statement such
1606 as @code{DATA i/Z'FFFFFFFF'/} will give an integer overflow error rather
1607 than the desired result of @math{-1} when @code{i} is a 32-bit integer
1608 on a system that supports 64-bit integers.  The @samp{-fno-range-check}
1609 option can be used as a workaround for legacy code that initializes
1610 integers in this manner.
1612 @node Real array indices
1613 @subsection Real array indices
1614 @cindex array, indices of type real
1616 As an extension, GNU Fortran allows the use of @code{REAL} expressions
1617 or variables as array indices.
1619 @node Unary operators
1620 @subsection Unary operators
1621 @cindex operators, unary
1623 As an extension, GNU Fortran allows unary plus and unary minus operators
1624 to appear as the second operand of binary arithmetic operators without
1625 the need for parenthesis.
1627 @smallexample
1628        X = Y * -Z
1629 @end smallexample
1631 @node Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values
1632 @subsection Implicitly convert @code{LOGICAL} and @code{INTEGER} values
1633 @cindex conversion, to integer
1634 @cindex conversion, to logical
1636 As an extension for backwards compatibility with other compilers, GNU
1637 Fortran allows the implicit conversion of @code{LOGICAL} values to
1638 @code{INTEGER} values and vice versa.  When converting from a
1639 @code{LOGICAL} to an @code{INTEGER}, @code{.FALSE.} is interpreted as
1640 zero, and @code{.TRUE.} is interpreted as one.  When converting from
1641 @code{INTEGER} to @code{LOGICAL}, the value zero is interpreted as
1642 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
1644 @smallexample
1645         LOGICAL :: l
1646         l = 1
1647 @end smallexample
1648 @smallexample
1649         INTEGER :: i
1650         i = .TRUE.
1651 @end smallexample
1653 However, there is no implicit conversion of @code{INTEGER} values in
1654 @code{if}-statements, nor of @code{LOGICAL} or @code{INTEGER} values
1655 in I/O operations.
1657 @node Hollerith constants support
1658 @subsection Hollerith constants support
1659 @cindex Hollerith constants
1661 GNU Fortran supports Hollerith constants in assignments, function
1662 arguments, and @code{DATA} and @code{ASSIGN} statements.  A Hollerith
1663 constant is written as a string of characters preceded by an integer
1664 constant indicating the character count, and the letter @code{H} or
1665 @code{h}, and stored in bytewise fashion in a numeric (@code{INTEGER},
1666 @code{REAL}, or @code{complex}) or @code{LOGICAL} variable.  The
1667 constant will be padded or truncated to fit the size of the variable in
1668 which it is stored.
1670 Examples of valid uses of Hollerith constants:
1671 @smallexample
1672       complex*16 x(2)
1673       data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
1674       x(1) = 16HABCDEFGHIJKLMNOP
1675       call foo (4h abc)
1676 @end smallexample
1678 Invalid Hollerith constants examples:
1679 @smallexample
1680       integer*4 a
1681       a = 8H12345678 ! Valid, but the Hollerith constant will be truncated.
1682       a = 0H         ! At least one character is needed.
1683 @end smallexample
1685 In general, Hollerith constants were used to provide a rudimentary
1686 facility for handling character strings in early Fortran compilers,
1687 prior to the introduction of @code{CHARACTER} variables in Fortran 77;
1688 in those cases, the standard-compliant equivalent is to convert the
1689 program to use proper character strings.  On occasion, there may be a
1690 case where the intent is specifically to initialize a numeric variable
1691 with a given byte sequence.  In these cases, the same result can be
1692 obtained by using the @code{TRANSFER} statement, as in this example.
1693 @smallexample
1694       INTEGER(KIND=4) :: a
1695       a = TRANSFER ("abcd", a)     ! equivalent to: a = 4Habcd
1696 @end smallexample
1699 @node Cray pointers
1700 @subsection Cray pointers
1701 @cindex pointer, Cray
1703 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
1704 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
1705 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
1706 "pointee" that is used to dereference the pointer.
1708 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
1709 @smallexample
1710         pointer ( <pointer> , <pointee> )
1711 @end smallexample
1713 @smallexample
1714         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
1715 @end smallexample
1716 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
1717 The pointee may be an array or scalar.  A pointee can be an assumed
1718 size array---that is, the last dimension may be left unspecified by
1719 using a @code{*} in place of a value---but a pointee cannot be an
1720 assumed shape array.  No space is allocated for the pointee.
1722 The pointee may have its type declared before or after the pointer
1723 statement, and its array specification (if any) may be declared
1724 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
1725 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
1726 machines have default integer sizes that are different than the size
1727 of a pointer, and so the following code is not portable:
1728 @smallexample
1729         integer ipt
1730         pointer (ipt, iarr)
1731 @end smallexample
1732 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
1733 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
1734 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
1735 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
1736 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
1737 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
1738 pointer.
1740 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
1741 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
1742 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
1743 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
1744 @smallexample
1745         real target(10)
1746         real pointee(10)
1747         pointer (ipt, pointee)
1748         ipt = loc (target)
1749         ipt = ipt + 1       
1750 @end smallexample
1751 The last statement does not set @code{ipt} to the address of
1752 @code{target(1)}, as it would in C pointer arithmetic.  Adding @code{1}
1753 to @code{ipt} just adds one byte to the address stored in @code{ipt}.
1755 Any expression involving the pointee will be translated to use the
1756 value stored in the pointer as the base address.
1758 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
1759 function @code{LOC()}.  The @code{LOC()} function is equivalent to the
1760 @code{&} operator in C, except the address is cast to an integer type:
1761 @smallexample
1762         real ar(10)
1763         pointer(ipt, arpte(10))
1764         real arpte
1765         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
1766         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
1767 @end smallexample
1768 The pointer can also be set by a call to the @code{MALLOC} intrinsic
1769 (see @ref{MALLOC}).
1771 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
1772 example:
1773 @smallexample
1774         integer target(10)
1775         integer iarr(10)
1776         pointer (ipt, iarr)
1777         ipt = loc(target)
1778 @end smallexample
1779 As long as @code{ipt} remains unchanged, @code{iarr} is now an alias for
1780 @code{target}.  The optimizer, however, will not detect this aliasing, so
1781 it is unsafe to use @code{iarr} and @code{target} simultaneously.  Using
1782 a pointee in any way that violates the Fortran aliasing rules or
1783 assumptions is illegal.  It is the user's responsibility to avoid doing
1784 this; the compiler works under the assumption that no such aliasing
1785 occurs.
1787 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e., when
1788 they are used to access a dynamically allocated block of memory), and
1789 also in any routine where a pointee is used, but any variable with which
1790 it shares storage is not used.  Code that violates these rules may not
1791 run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer; any code
1792 that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this is not
1793 unique to GNU Fortran; any Fortran compiler that supports Cray pointers
1794 will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
1796 There are a number of restrictions on the attributes that can be applied
1797 to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
1798 @code{ALLOCATABLE}, @code{INTENT}, @code{OPTIONAL}, @code{DUMMY},
1799 @code{TARGET}, @code{INTRINSIC}, or @code{POINTER} attributes.  Pointers
1800 may not have the @code{DIMENSION}, @code{POINTER}, @code{TARGET},
1801 @code{ALLOCATABLE}, @code{EXTERNAL}, or @code{INTRINSIC} attributes, nor
1802 may they be function results.  Pointees may not occur in more than one
1803 pointer statement.  A pointee cannot be a pointer.  Pointees cannot occur
1804 in equivalence, common, or data statements.
1806 A Cray pointer may also point to a function or a subroutine.  For
1807 example, the following excerpt is valid:
1808 @smallexample
1809   implicit none
1810   external sub
1811   pointer (subptr,subpte)
1812   external subpte
1813   subptr = loc(sub)
1814   call subpte()
1815   [...]
1816   subroutine sub
1817   [...]
1818   end subroutine sub
1819 @end smallexample
1821 A pointer may be modified during the course of a program, and this
1822 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1823 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1824 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1825 will not change the base address of the array that was passed.
1827 @node CONVERT specifier
1828 @subsection @code{CONVERT} specifier
1829 @cindex @code{CONVERT} specifier
1831 GNU Fortran allows the conversion of unformatted data between little-
1832 and big-endian representation to facilitate moving of data
1833 between different systems.  The conversion can be indicated with
1834 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1835 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1836 the data format via an environment variable.
1838 Valid values for @code{CONVERT} are:
1839 @itemize @w{}
1840 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1841 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1842 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1843 for unformatted files.
1844 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1845 unformatted files.
1846 @end itemize
1848 Using the option could look like this:
1849 @smallexample
1850   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1851        convert='big_endian')
1852 @end smallexample
1854 The value of the conversion can be queried by using
1855 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1856 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1858 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1859 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1860 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1861 ``extended double'' types on different architectures such as
1862 m68k and x86_64, which GNU Fortran
1863 supports as @code{REAL(KIND=10)} and @code{REAL(KIND=16)}, will
1864 probably not work.
1866 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1867 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1868 open statement}.  This is to give control over data formats to
1869 users who do not have the source code of their program available.
1871 Using anything but the native representation for unformatted data
1872 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1873 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1874 portable.
1876 @node OpenMP
1877 @subsection OpenMP
1878 @cindex OpenMP
1880 OpenMP (Open Multi-Processing) is an application programming
1881 interface (API) that supports multi-platform shared memory 
1882 multiprocessing programming in C/C++ and Fortran on many 
1883 architectures, including Unix and Microsoft Windows platforms.
1884 It consists of a set of compiler directives, library routines,
1885 and environment variables that influence run-time behavior.
1887 GNU Fortran strives to be compatible to the 
1888 @uref{http://openmp.org/wp/openmp-specifications/,
1889 OpenMP Application Program Interface v4.0}.
1891 To enable the processing of the OpenMP directive @code{!$omp} in
1892 free-form source code; the @code{c$omp}, @code{*$omp} and @code{!$omp}
1893 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation sentinels
1894 in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$} sentinels
1895 in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with the
1896 @option{-fopenmp}.  This also arranges for automatic linking of the
1897 GNU OpenMP runtime library @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU OpenMP
1898 runtime library}.
1900 The OpenMP Fortran runtime library routines are provided both in a
1901 form of a Fortran 90 module named @code{omp_lib} and in a form of
1902 a Fortran @code{include} file named @file{omp_lib.h}.
1904 An example of a parallelized loop taken from Appendix A.1 of
1905 the OpenMP Application Program Interface v2.5:
1906 @smallexample
1907 SUBROUTINE A1(N, A, B)
1908   INTEGER I, N
1909   REAL B(N), A(N)
1910 !$OMP PARALLEL DO !I is private by default
1911   DO I=2,N
1912     B(I) = (A(I) + A(I-1)) / 2.0
1913   ENDDO
1914 !$OMP END PARALLEL DO
1915 END SUBROUTINE A1
1916 @end smallexample
1918 Please note:
1919 @itemize
1920 @item
1921 @option{-fopenmp} implies @option{-frecursive}, i.e., all local arrays
1922 will be allocated on the stack.  When porting existing code to OpenMP,
1923 this may lead to surprising results, especially to segmentation faults
1924 if the stacksize is limited.
1926 @item
1927 On glibc-based systems, OpenMP enabled applications cannot be statically
1928 linked due to limitations of the underlying pthreads-implementation.  It
1929 might be possible to get a working solution if 
1930 @command{-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive} is added
1931 to the command line.  However, this is not supported by @command{gcc} and
1932 thus not recommended.
1933 @end itemize
1935 @node Argument list functions
1936 @subsection Argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} and @code{%LOC}
1937 @cindex argument list functions
1938 @cindex @code{%VAL}
1939 @cindex @code{%REF}
1940 @cindex @code{%LOC}
1942 GNU Fortran supports argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} 
1943 and @code{%LOC} statements, for backward compatibility with g77. 
1944 It is recommended that these should be used only for code that is 
1945 accessing facilities outside of GNU Fortran, such as operating system 
1946 or windowing facilities.  It is best to constrain such uses to isolated 
1947 portions of a program--portions that deal specifically and exclusively 
1948 with low-level, system-dependent facilities.  Such portions might well 
1949 provide a portable interface for use by the program as a whole, but are 
1950 themselves not portable, and should be thoroughly tested each time they 
1951 are rebuilt using a new compiler or version of a compiler.
1953 @code{%VAL} passes a scalar argument by value, @code{%REF} passes it by 
1954 reference and @code{%LOC} passes its memory location.  Since gfortran 
1955 already passes scalar arguments by reference, @code{%REF} is in effect 
1956 a do-nothing.  @code{%LOC} has the same effect as a Fortran pointer.
1958 An example of passing an argument by value to a C subroutine foo.:
1959 @smallexample
1961 C prototype      void foo_ (float x);
1963       external foo
1964       real*4 x
1965       x = 3.14159
1966       call foo (%VAL (x))
1967       end
1968 @end smallexample
1970 For details refer to the g77 manual
1971 @uref{https://gcc.gnu.org/@/onlinedocs/@/gcc-3.4.6/@/g77/@/index.html#Top}.
1973 Also, @code{c_by_val.f} and its partner @code{c_by_val.c} of the
1974 GNU Fortran testsuite are worth a look.
1977 @node Extensions not implemented in GNU Fortran
1978 @section Extensions not implemented in GNU Fortran
1979 @cindex extensions, not implemented
1981 The long history of the Fortran language, its wide use and broad
1982 userbase, the large number of different compiler vendors and the lack of
1983 some features crucial to users in the first standards have lead to the
1984 existence of a number of important extensions to the language.  While
1985 some of the most useful or popular extensions are supported by the GNU
1986 Fortran compiler, not all existing extensions are supported.  This section
1987 aims at listing these extensions and offering advice on how best make
1988 code that uses them running with the GNU Fortran compiler.
1990 @c More can be found here:
1991 @c   -- https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.6/g77/Missing-Features.html
1992 @c   -- the list of Fortran and libgfortran bugs closed as WONTFIX:
1993 @c      http://tinyurl.com/2u4h5y
1995 @menu
1996 * STRUCTURE and RECORD::
1997 @c * UNION and MAP::
1998 * ENCODE and DECODE statements::
1999 * Variable FORMAT expressions::
2000 @c * Q edit descriptor::
2001 @c * AUTOMATIC statement::
2002 @c * TYPE and ACCEPT I/O Statements::
2003 @c * .XOR. operator::
2004 @c * CARRIAGECONTROL, DEFAULTFILE, DISPOSE and RECORDTYPE I/O specifiers::
2005 @c * Omitted arguments in procedure call::
2006 * Alternate complex function syntax::
2007 * Volatile COMMON blocks::
2008 @end menu
2011 @node STRUCTURE and RECORD
2012 @subsection @code{STRUCTURE} and @code{RECORD}
2013 @cindex @code{STRUCTURE}
2014 @cindex @code{RECORD}
2016 Record structures are a pre-Fortran-90 vendor extension to create
2017 user-defined aggregate data types.  GNU Fortran does not support
2018 record structures, only Fortran 90's ``derived types'', which have
2019 a different syntax.
2021 In many cases, record structures can easily be converted to derived types.
2022 To convert, replace @code{STRUCTURE /}@var{structure-name}@code{/}
2023 by @code{TYPE} @var{type-name}.  Additionally, replace
2024 @code{RECORD /}@var{structure-name}@code{/} by
2025 @code{TYPE(}@var{type-name}@code{)}. Finally, in the component access,
2026 replace the period (@code{.}) by the percent sign (@code{%}).
2028 Here is an example of code using the non portable record structure syntax:
2030 @example
2031 ! Declaring a structure named ``item'' and containing three fields:
2032 ! an integer ID, an description string and a floating-point price.
2033 STRUCTURE /item/
2034   INTEGER id
2035   CHARACTER(LEN=200) description
2036   REAL price
2037 END STRUCTURE
2039 ! Define two variables, an single record of type ``item''
2040 ! named ``pear'', and an array of items named ``store_catalog''
2041 RECORD /item/ pear, store_catalog(100)
2043 ! We can directly access the fields of both variables
2044 pear.id = 92316
2045 pear.description = "juicy D'Anjou pear"
2046 pear.price = 0.15
2047 store_catalog(7).id = 7831
2048 store_catalog(7).description = "milk bottle"
2049 store_catalog(7).price = 1.2
2051 ! We can also manipulate the whole structure
2052 store_catalog(12) = pear
2053 print *, store_catalog(12)
2054 @end example
2056 @noindent
2057 This code can easily be rewritten in the Fortran 90 syntax as following:
2059 @example
2060 ! ``STRUCTURE /name/ ... END STRUCTURE'' becomes
2061 ! ``TYPE name ... END TYPE''
2062 TYPE item
2063   INTEGER id
2064   CHARACTER(LEN=200) description
2065   REAL price
2066 END TYPE
2068 ! ``RECORD /name/ variable'' becomes ``TYPE(name) variable''
2069 TYPE(item) pear, store_catalog(100)
2071 ! Instead of using a dot (.) to access fields of a record, the
2072 ! standard syntax uses a percent sign (%)
2073 pear%id = 92316
2074 pear%description = "juicy D'Anjou pear"
2075 pear%price = 0.15
2076 store_catalog(7)%id = 7831
2077 store_catalog(7)%description = "milk bottle"
2078 store_catalog(7)%price = 1.2
2080 ! Assignments of a whole variable do not change
2081 store_catalog(12) = pear
2082 print *, store_catalog(12)
2083 @end example
2086 @c @node UNION and MAP
2087 @c @subsection @code{UNION} and @code{MAP}
2088 @c @cindex @code{UNION}
2089 @c @cindex @code{MAP}
2091 @c For help writing this one, see
2092 @c http://www.eng.umd.edu/~nsw/ench250/fortran1.htm#UNION and
2093 @c http://www.tacc.utexas.edu/services/userguides/pgi/pgiws_ug/pgi32u06.htm
2096 @node ENCODE and DECODE statements
2097 @subsection @code{ENCODE} and @code{DECODE} statements
2098 @cindex @code{ENCODE}
2099 @cindex @code{DECODE}
2101 GNU Fortran does not support the @code{ENCODE} and @code{DECODE}
2102 statements.  These statements are best replaced by @code{READ} and
2103 @code{WRITE} statements involving internal files (@code{CHARACTER}
2104 variables and arrays), which have been part of the Fortran standard since
2105 Fortran 77.  For example, replace a code fragment like
2107 @smallexample
2108       INTEGER*1 LINE(80)
2109       REAL A, B, C
2110 c     ... Code that sets LINE
2111       DECODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2112  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2113 @end smallexample
2115 @noindent
2116 with the following:
2118 @smallexample
2119       CHARACTER(LEN=80) LINE
2120       REAL A, B, C
2121 c     ... Code that sets LINE
2122       READ (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2123  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2124 @end smallexample
2126 Similarly, replace a code fragment like
2128 @smallexample
2129       INTEGER*1 LINE(80)
2130       REAL A, B, C
2131 c     ... Code that sets A, B and C
2132       ENCODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2133  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2134 @end smallexample
2136 @noindent
2137 with the following:
2139 @smallexample
2140       CHARACTER(LEN=80) LINE
2141       REAL A, B, C
2142 c     ... Code that sets A, B and C
2143       WRITE (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2144  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2145 @end smallexample
2148 @node Variable FORMAT expressions
2149 @subsection Variable @code{FORMAT} expressions
2150 @cindex @code{FORMAT}
2152 A variable @code{FORMAT} expression is format statement which includes
2153 angle brackets enclosing a Fortran expression: @code{FORMAT(I<N>)}.  GNU
2154 Fortran does not support this legacy extension.  The effect of variable
2155 format expressions can be reproduced by using the more powerful (and
2156 standard) combination of internal output and string formats.  For example,
2157 replace a code fragment like this:
2159 @smallexample
2160       WRITE(6,20) INT1
2161  20   FORMAT(I<N+1>)
2162 @end smallexample
2164 @noindent
2165 with the following:
2167 @smallexample
2168 c     Variable declaration
2169       CHARACTER(LEN=20) FMT
2170 c     
2171 c     Other code here...
2173       WRITE(FMT,'("(I", I0, ")")') N+1
2174       WRITE(6,FMT) INT1
2175 @end smallexample
2177 @noindent
2178 or with:
2180 @smallexample
2181 c     Variable declaration
2182       CHARACTER(LEN=20) FMT
2183 c     
2184 c     Other code here...
2186       WRITE(FMT,*) N+1
2187       WRITE(6,"(I" // ADJUSTL(FMT) // ")") INT1
2188 @end smallexample
2191 @node Alternate complex function syntax
2192 @subsection Alternate complex function syntax
2193 @cindex Complex function
2195 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2196 complex functions with the syntax @code{COMPLEX FUNCTION name*16()}, as
2197 well as @code{COMPLEX*16 FUNCTION name()}.  Both are non-standard, legacy
2198 extensions.  @command{gfortran} accepts the latter form, which is more
2199 common, but not the former.
2202 @node Volatile COMMON blocks
2203 @subsection Volatile @code{COMMON} blocks
2204 @cindex @code{VOLATILE}
2205 @cindex @code{COMMON}
2207 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2208 @code{COMMON} with the @code{VOLATILE} attribute. This is
2209 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2210 @command{gfortran}.  Note that @command{gfortran} accepts
2211 @code{VOLATILE} variables in @code{COMMON} blocks since revision 4.3.
2215 @c ---------------------------------------------------------------------
2216 @c Mixed-Language Programming
2217 @c ---------------------------------------------------------------------
2219 @node Mixed-Language Programming
2220 @chapter Mixed-Language Programming
2221 @cindex Interoperability
2222 @cindex Mixed-language programming
2224 @menu
2225 * Interoperability with C::
2226 * GNU Fortran Compiler Directives::
2227 * Non-Fortran Main Program::
2228 * Naming and argument-passing conventions::
2229 @end menu
2231 This chapter is about mixed-language interoperability, but also applies
2232 if one links Fortran code compiled by different compilers.  In most cases,
2233 use of the C Binding features of the Fortran 2003 standard is sufficient,
2234 and their use is highly recommended.
2237 @node Interoperability with C
2238 @section Interoperability with C
2240 @menu
2241 * Intrinsic Types::
2242 * Derived Types and struct::
2243 * Interoperable Global Variables::
2244 * Interoperable Subroutines and Functions::
2245 * Working with Pointers::
2246 * Further Interoperability of Fortran with C::
2247 @end menu
2249 Since Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004(E)) there is a
2250 standardized way to generate procedure and derived-type
2251 declarations and global variables which are interoperable with C
2252 (ISO/IEC 9899:1999).  The @code{bind(C)} attribute has been added
2253 to inform the compiler that a symbol shall be interoperable with C;
2254 also, some constraints are added.  Note, however, that not
2255 all C features have a Fortran equivalent or vice versa.  For instance,
2256 neither C's unsigned integers nor C's functions with variable number
2257 of arguments have an equivalent in Fortran.
2259 Note that array dimensions are reversely ordered in C and that arrays in
2260 C always start with index 0 while in Fortran they start by default with
2261 1.  Thus, an array declaration @code{A(n,m)} in Fortran matches
2262 @code{A[m][n]} in C and accessing the element @code{A(i,j)} matches
2263 @code{A[j-1][i-1]}.  The element following @code{A(i,j)} (C: @code{A[j-1][i-1]};
2264 assuming @math{i < n}) in memory is @code{A(i+1,j)} (C: @code{A[j-1][i]}).
2266 @node Intrinsic Types
2267 @subsection Intrinsic Types
2269 In order to ensure that exactly the same variable type and kind is used
2270 in C and Fortran, the named constants shall be used which are defined in the
2271 @code{ISO_C_BINDING} intrinsic module.  That module contains named constants
2272 for kind parameters and character named constants for the escape sequences
2273 in C.  For a list of the constants, see @ref{ISO_C_BINDING}.
2275 For logical types, please note that the Fortran standard only guarantees
2276 interoperability between C99's @code{_Bool} and Fortran's @code{C_Bool}-kind
2277 logicals and C99 defines that @code{true} has the value 1 and @code{false}
2278 the value 0.  Using any other integer value with GNU Fortran's @code{LOGICAL}
2279 (with any kind parameter) gives an undefined result.  (Passing other integer
2280 values than 0 and 1 to GCC's @code{_Bool} is also undefined, unless the
2281 integer is explicitly or implicitly casted to @code{_Bool}.)
2285 @node Derived Types and struct
2286 @subsection Derived Types and struct
2288 For compatibility of derived types with @code{struct}, one needs to use
2289 the @code{BIND(C)} attribute in the type declaration.  For instance, the
2290 following type declaration
2292 @smallexample
2293  USE ISO_C_BINDING
2294  TYPE, BIND(C) :: myType
2295    INTEGER(C_INT) :: i1, i2
2296    INTEGER(C_SIGNED_CHAR) :: i3
2297    REAL(C_DOUBLE) :: d1
2298    COMPLEX(C_FLOAT_COMPLEX) :: c1
2299    CHARACTER(KIND=C_CHAR) :: str(5)
2300  END TYPE
2301 @end smallexample
2303 matches the following @code{struct} declaration in C
2305 @smallexample
2306  struct @{
2307    int i1, i2;
2308    /* Note: "char" might be signed or unsigned.  */
2309    signed char i3;
2310    double d1;
2311    float _Complex c1;
2312    char str[5];
2313  @} myType;
2314 @end smallexample
2316 Derived types with the C binding attribute shall not have the @code{sequence}
2317 attribute, type parameters, the @code{extends} attribute, nor type-bound
2318 procedures.  Every component must be of interoperable type and kind and may not
2319 have the @code{pointer} or @code{allocatable} attribute.  The names of the
2320 components are irrelevant for interoperability.
2322 As there exist no direct Fortran equivalents, neither unions nor structs
2323 with bit field or variable-length array members are interoperable.
2325 @node Interoperable Global Variables
2326 @subsection Interoperable Global Variables
2328 Variables can be made accessible from C using the C binding attribute,
2329 optionally together with specifying a binding name.  Those variables
2330 have to be declared in the declaration part of a @code{MODULE},
2331 be of interoperable type, and have neither the @code{pointer} nor
2332 the @code{allocatable} attribute.
2334 @smallexample
2335   MODULE m
2336     USE myType_module
2337     USE ISO_C_BINDING
2338     integer(C_INT), bind(C, name="_MyProject_flags") :: global_flag
2339     type(myType), bind(C) :: tp
2340   END MODULE
2341 @end smallexample
2343 Here, @code{_MyProject_flags} is the case-sensitive name of the variable
2344 as seen from C programs while @code{global_flag} is the case-insensitive
2345 name as seen from Fortran.  If no binding name is specified, as for
2346 @var{tp}, the C binding name is the (lowercase) Fortran binding name.
2347 If a binding name is specified, only a single variable may be after the
2348 double colon.  Note of warning: You cannot use a global variable to
2349 access @var{errno} of the C library as the C standard allows it to be
2350 a macro.  Use the @code{IERRNO} intrinsic (GNU extension) instead.
2352 @node Interoperable Subroutines and Functions
2353 @subsection Interoperable Subroutines and Functions
2355 Subroutines and functions have to have the @code{BIND(C)} attribute to
2356 be compatible with C.  The dummy argument declaration is relatively
2357 straightforward.  However, one needs to be careful because C uses
2358 call-by-value by default while Fortran behaves usually similar to
2359 call-by-reference.  Furthermore, strings and pointers are handled
2360 differently.  Note that in Fortran 2003 and 2008 only explicit size
2361 and assumed-size arrays are supported but not assumed-shape or
2362 deferred-shape (i.e. allocatable or pointer) arrays.  However, those
2363 are allowed since the Technical Specification 29113, see
2364 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}
2366 To pass a variable by value, use the @code{VALUE} attribute.
2367 Thus, the following C prototype
2369 @smallexample
2370 @code{int func(int i, int *j)}
2371 @end smallexample
2373 matches the Fortran declaration
2375 @smallexample
2376   integer(c_int) function func(i,j)
2377     use iso_c_binding, only: c_int
2378     integer(c_int), VALUE :: i
2379     integer(c_int) :: j
2380 @end smallexample
2382 Note that pointer arguments also frequently need the @code{VALUE} attribute,
2383 see @ref{Working with Pointers}.
2385 Strings are handled quite differently in C and Fortran.  In C a string
2386 is a @code{NUL}-terminated array of characters while in Fortran each string
2387 has a length associated with it and is thus not terminated (by e.g.
2388 @code{NUL}).  For example, if one wants to use the following C function,
2390 @smallexample
2391   #include <stdio.h>
2392   void print_C(char *string) /* equivalent: char string[]  */
2393   @{
2394      printf("%s\n", string);
2395   @}
2396 @end smallexample
2398 to print ``Hello World'' from Fortran, one can call it using
2400 @smallexample
2401   use iso_c_binding, only: C_CHAR, C_NULL_CHAR
2402   interface
2403     subroutine print_c(string) bind(C, name="print_C")
2404       use iso_c_binding, only: c_char
2405       character(kind=c_char) :: string(*)
2406     end subroutine print_c
2407   end interface
2408   call print_c(C_CHAR_"Hello World"//C_NULL_CHAR)
2409 @end smallexample
2411 As the example shows, one needs to ensure that the
2412 string is @code{NUL} terminated.  Additionally, the dummy argument
2413 @var{string} of @code{print_C} is a length-one assumed-size
2414 array; using @code{character(len=*)} is not allowed.  The example
2415 above uses @code{c_char_"Hello World"} to ensure the string
2416 literal has the right type; typically the default character
2417 kind and @code{c_char} are the same and thus @code{"Hello World"}
2418 is equivalent.  However, the standard does not guarantee this.
2420 The use of strings is now further illustrated using the C library
2421 function @code{strncpy}, whose prototype is
2423 @smallexample
2424   char *strncpy(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
2425 @end smallexample
2427 The function @code{strncpy} copies at most @var{n} characters from
2428 string @var{s2} to @var{s1} and returns @var{s1}.  In the following
2429 example, we ignore the return value:
2431 @smallexample
2432   use iso_c_binding
2433   implicit none
2434   character(len=30) :: str,str2
2435   interface
2436     ! Ignore the return value of strncpy -> subroutine
2437     ! "restrict" is always assumed if we do not pass a pointer
2438     subroutine strncpy(dest, src, n) bind(C)
2439       import
2440       character(kind=c_char),  intent(out) :: dest(*)
2441       character(kind=c_char),  intent(in)  :: src(*)
2442       integer(c_size_t), value, intent(in) :: n
2443     end subroutine strncpy
2444   end interface
2445   str = repeat('X',30) ! Initialize whole string with 'X'
2446   call strncpy(str, c_char_"Hello World"//C_NULL_CHAR, &
2447                len(c_char_"Hello World",kind=c_size_t))
2448   print '(a)', str ! prints: "Hello WorldXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
2449   end
2450 @end smallexample
2452 The intrinsic procedures are described in @ref{Intrinsic Procedures}.
2454 @node Working with Pointers
2455 @subsection Working with Pointers
2457 C pointers are represented in Fortran via the special opaque derived type
2458 @code{type(c_ptr)} (with private components).  Thus one needs to
2459 use intrinsic conversion procedures to convert from or to C pointers.
2461 For some applications, using an assumed type (@code{TYPE(*)}) can be an
2462 alternative to a C pointer; see
2463 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
2465 For example,
2467 @smallexample
2468   use iso_c_binding
2469   type(c_ptr) :: cptr1, cptr2
2470   integer, target :: array(7), scalar
2471   integer, pointer :: pa(:), ps
2472   cptr1 = c_loc(array(1)) ! The programmer needs to ensure that the
2473                           ! array is contiguous if required by the C
2474                           ! procedure
2475   cptr2 = c_loc(scalar)
2476   call c_f_pointer(cptr2, ps)
2477   call c_f_pointer(cptr2, pa, shape=[7])
2478 @end smallexample
2480 When converting C to Fortran arrays, the one-dimensional @code{SHAPE} argument
2481 has to be passed.
2483 If a pointer is a dummy-argument of an interoperable procedure, it usually
2484 has to be declared using the @code{VALUE} attribute.  @code{void*}
2485 matches @code{TYPE(C_PTR), VALUE}, while @code{TYPE(C_PTR)} alone
2486 matches @code{void**}.
2488 Procedure pointers are handled analogously to pointers; the C type is
2489 @code{TYPE(C_FUNPTR)} and the intrinsic conversion procedures are
2490 @code{C_F_PROCPOINTER} and @code{C_FUNLOC}.
2492 Let us consider two examples of actually passing a procedure pointer from
2493 C to Fortran and vice versa.  Note that these examples are also very
2494 similar to passing ordinary pointers between both languages. First,
2495 consider this code in C:
2497 @smallexample
2498 /* Procedure implemented in Fortran.  */
2499 void get_values (void (*)(double));
2501 /* Call-back routine we want called from Fortran.  */
2502 void
2503 print_it (double x)
2505   printf ("Number is %f.\n", x);
2508 /* Call Fortran routine and pass call-back to it.  */
2509 void
2510 foobar ()
2512   get_values (&print_it);
2514 @end smallexample
2516 A matching implementation for @code{get_values} in Fortran, that correctly
2517 receives the procedure pointer from C and is able to call it, is given
2518 in the following @code{MODULE}:
2520 @smallexample
2521 MODULE m
2522   IMPLICIT NONE
2524   ! Define interface of call-back routine.
2525   ABSTRACT INTERFACE
2526     SUBROUTINE callback (x)
2527       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2528       REAL(KIND=C_DOUBLE), INTENT(IN), VALUE :: x
2529     END SUBROUTINE callback
2530   END INTERFACE
2532 CONTAINS
2534   ! Define C-bound procedure.
2535   SUBROUTINE get_values (cproc) BIND(C)
2536     USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2537     TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: cproc
2539     PROCEDURE(callback), POINTER :: proc
2541     ! Convert C to Fortran procedure pointer.
2542     CALL C_F_PROCPOINTER (cproc, proc)
2544     ! Call it.
2545     CALL proc (1.0_C_DOUBLE)
2546     CALL proc (-42.0_C_DOUBLE)
2547     CALL proc (18.12_C_DOUBLE)
2548   END SUBROUTINE get_values
2550 END MODULE m
2551 @end smallexample
2553 Next, we want to call a C routine that expects a procedure pointer argument
2554 and pass it a Fortran procedure (which clearly must be interoperable!).
2555 Again, the C function may be:
2557 @smallexample
2559 call_it (int (*func)(int), int arg)
2561   return func (arg);
2563 @end smallexample
2565 It can be used as in the following Fortran code:
2567 @smallexample
2568 MODULE m
2569   USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2570   IMPLICIT NONE
2572   ! Define interface of C function.
2573   INTERFACE
2574     INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION call_it (func, arg) BIND(C)
2575       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2576       TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: func
2577       INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2578     END FUNCTION call_it
2579   END INTERFACE
2581 CONTAINS
2583   ! Define procedure passed to C function.
2584   ! It must be interoperable!
2585   INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION double_it (arg) BIND(C)
2586     INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2587     double_it = arg + arg
2588   END FUNCTION double_it
2590   ! Call C function.
2591   SUBROUTINE foobar ()
2592     TYPE(C_FUNPTR) :: cproc
2593     INTEGER(KIND=C_INT) :: i
2595     ! Get C procedure pointer.
2596     cproc = C_FUNLOC (double_it)
2598     ! Use it.
2599     DO i = 1_C_INT, 10_C_INT
2600       PRINT *, call_it (cproc, i)
2601     END DO
2602   END SUBROUTINE foobar
2604 END MODULE m
2605 @end smallexample
2607 @node Further Interoperability of Fortran with C
2608 @subsection Further Interoperability of Fortran with C
2610 The Technical Specification ISO/IEC TS 29113:2012 on further
2611 interoperability of Fortran with C extends the interoperability support
2612 of Fortran 2003 and Fortran 2008. Besides removing some restrictions
2613 and constraints, it adds assumed-type (@code{TYPE(*)}) and assumed-rank
2614 (@code{dimension}) variables and allows for interoperability of
2615 assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays, including
2616 allocatables and pointers.
2618 Note: Currently, GNU Fortran does not support the array descriptor
2619 (dope vector) as specified in the Technical Specification, but uses
2620 an array descriptor with different fields. The Chasm Language
2621 Interoperability Tools, @url{http://chasm-interop.sourceforge.net/},
2622 provide an interface to GNU Fortran's array descriptor.
2624 The Technical Specification adds the following new features, which
2625 are supported by GNU Fortran:
2627 @itemize @bullet
2629 @item The @code{ASYNCHRONOUS} attribute has been clarified and
2630 extended to allow its use with asynchronous communication in
2631 user-provided libraries such as in implementations of the
2632 Message Passing Interface specification.
2634 @item Many constraints have been relaxed, in particular for
2635 the @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} intrinsics.
2637 @item The @code{OPTIONAL} attribute is now allowed for dummy
2638 arguments; an absent argument matches a @code{NULL} pointer.
2640 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}) have been added, which may
2641 only be used for dummy arguments.  They are unlimited polymorphic
2642 but contrary to @code{CLASS(*)} they do not contain any type
2643 information, similar to C's @code{void *} pointers.  Expressions
2644 of any type and kind can be passed; thus, it can be used as
2645 replacement for @code{TYPE(C_PTR)}, avoiding the use of
2646 @code{C_LOC} in the caller.
2648 Note, however, that @code{TYPE(*)} only accepts scalar arguments,
2649 unless the @code{DIMENSION} is explicitly specified.  As
2650 @code{DIMENSION(*)} only supports array (including array elements) but
2651 no scalars, it is not a full replacement for @code{C_LOC}.  On the
2652 other hand, assumed-type assumed-rank dummy arguments
2653 (@code{TYPE(*), DIMENSION(..)}) allow for both scalars and arrays, but
2654 require special code on the callee side to handle the array descriptor.
2656 @item Assumed-rank arrays (@code{DIMENSION(..)}) as dummy argument
2657 allow that scalars and arrays of any rank can be passed as actual
2658 argument. As the Technical Specification does not provide for direct
2659 means to operate with them, they have to be used either from the C side
2660 or be converted using @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} to scalars
2661 or arrays of a specific rank. The rank can be determined using the
2662 @code{RANK} intrinisic.
2663 @end itemize
2666 Currently unimplemented:
2668 @itemize @bullet
2670 @item GNU Fortran always uses an array descriptor, which does not
2671 match the one of the Technical Specification. The
2672 @code{ISO_Fortran_binding.h} header file and the C functions it
2673 specifies are not available.
2675 @item Using assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays in
2676 @code{BIND(C)} procedures is not fully supported. In particular,
2677 C interoperable strings of other length than one are not supported
2678 as this requires the new array descriptor.
2679 @end itemize
2682 @node GNU Fortran Compiler Directives
2683 @section GNU Fortran Compiler Directives
2685 The Fortran standard describes how a conforming program shall
2686 behave; however, the exact implementation is not standardized.  In order
2687 to allow the user to choose specific implementation details, compiler
2688 directives can be used to set attributes of variables and procedures
2689 which are not part of the standard.  Whether a given attribute is
2690 supported and its exact effects depend on both the operating system and
2691 on the processor; see
2692 @ref{Top,,C Extensions,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}
2693 for details.
2695 For procedures and procedure pointers, the following attributes can
2696 be used to change the calling convention:
2698 @itemize
2699 @item @code{CDECL} -- standard C calling convention
2700 @item @code{STDCALL} -- convention where the called procedure pops the stack
2701 @item @code{FASTCALL} -- part of the arguments are passed via registers
2702 instead using the stack
2703 @end itemize
2705 Besides changing the calling convention, the attributes also influence
2706 the decoration of the symbol name, e.g., by a leading underscore or by
2707 a trailing at-sign followed by the number of bytes on the stack.  When
2708 assigning a procedure to a procedure pointer, both should use the same
2709 calling convention.
2711 On some systems, procedures and global variables (module variables and
2712 @code{COMMON} blocks) need special handling to be accessible when they
2713 are in a shared library.  The following attributes are available:
2715 @itemize
2716 @item @code{DLLEXPORT} -- provide a global pointer to a pointer in the DLL
2717 @item @code{DLLIMPORT} -- reference the function or variable using a
2718 global pointer
2719 @end itemize
2721 For dummy arguments, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute can be used; in
2722 other compilers, it is also known as @code{IGNORE_TKR}.  For dummy arguments
2723 with this attribute actual arguments of any type and kind (similar to
2724 @code{TYPE(*)}), scalars and arrays of any rank (no equivalent
2725 in Fortran standard) are accepted.  As with @code{TYPE(*)}, the argument
2726 is unlimited polymorphic and no type information is available.
2727 Additionally, the argument may only be passed to dummy arguments
2728 with the @code{NO_ARG_CHECK} attribute and as argument to the
2729 @code{PRESENT} intrinsic function and to @code{C_LOC} of the
2730 @code{ISO_C_BINDING} module.
2732 Variables with @code{NO_ARG_CHECK} attribute shall be of assumed-type
2733 (@code{TYPE(*)}; recommended) or of type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL},
2734 @code{REAL} or @code{COMPLEX}. They shall not have the @code{ALLOCATE},
2735 @code{CODIMENSION}, @code{INTENT(OUT)}, @code{POINTER} or @code{VALUE}
2736 attribute; furthermore, they shall be either scalar or of assumed-size
2737 (@code{dimension(*)}). As @code{TYPE(*)}, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute
2738 requires an explicit interface.
2740 @itemize
2741 @item @code{NO_ARG_CHECK} -- disable the type, kind and rank checking
2742 @end itemize
2745 The attributes are specified using the syntax
2747 @code{!GCC$ ATTRIBUTES} @var{attribute-list} @code{::} @var{variable-list}
2749 where in free-form source code only whitespace is allowed before @code{!GCC$}
2750 and in fixed-form source code @code{!GCC$}, @code{cGCC$} or @code{*GCC$} shall
2751 start in the first column.
2753 For procedures, the compiler directives shall be placed into the body
2754 of the procedure; for variables and procedure pointers, they shall be in
2755 the same declaration part as the variable or procedure pointer.
2759 @node Non-Fortran Main Program
2760 @section Non-Fortran Main Program
2762 @menu
2763 * _gfortran_set_args:: Save command-line arguments
2764 * _gfortran_set_options:: Set library option flags
2765 * _gfortran_set_convert:: Set endian conversion
2766 * _gfortran_set_record_marker:: Set length of record markers
2767 * _gfortran_set_fpe:: Set when a Floating Point Exception should be raised
2768 * _gfortran_set_max_subrecord_length:: Set subrecord length
2769 @end menu
2771 Even if you are doing mixed-language programming, it is very
2772 likely that you do not need to know or use the information in this
2773 section.  Since it is about the internal structure of GNU Fortran,
2774 it may also change in GCC minor releases.
2776 When you compile a @code{PROGRAM} with GNU Fortran, a function
2777 with the name @code{main} (in the symbol table of the object file)
2778 is generated, which initializes the libgfortran library and then
2779 calls the actual program which uses the name @code{MAIN__}, for
2780 historic reasons.  If you link GNU Fortran compiled procedures
2781 to, e.g., a C or C++ program or to a Fortran program compiled by
2782 a different compiler, the libgfortran library is not initialized
2783 and thus a few intrinsic procedures do not work properly, e.g.
2784 those for obtaining the command-line arguments.
2786 Therefore, if your @code{PROGRAM} is not compiled with
2787 GNU Fortran and the GNU Fortran compiled procedures require
2788 intrinsics relying on the library initialization, you need to
2789 initialize the library yourself.  Using the default options,
2790 gfortran calls @code{_gfortran_set_args} and
2791 @code{_gfortran_set_options}.  The initialization of the former
2792 is needed if the called procedures access the command line
2793 (and for backtracing); the latter sets some flags based on the
2794 standard chosen or to enable backtracing.  In typical programs,
2795 it is not necessary to call any initialization function.
2797 If your @code{PROGRAM} is compiled with GNU Fortran, you shall
2798 not call any of the following functions.  The libgfortran
2799 initialization functions are shown in C syntax but using C
2800 bindings they are also accessible from Fortran.
2803 @node _gfortran_set_args
2804 @subsection @code{_gfortran_set_args} --- Save command-line arguments
2805 @fnindex _gfortran_set_args
2806 @cindex libgfortran initialization, set_args
2808 @table @asis
2809 @item @emph{Description}:
2810 @code{_gfortran_set_args} saves the command-line arguments; this
2811 initialization is required if any of the command-line intrinsics
2812 is called.  Additionally, it shall be called if backtracing is
2813 enabled (see @code{_gfortran_set_options}).
2815 @item @emph{Syntax}:
2816 @code{void _gfortran_set_args (int argc, char *argv[])}
2818 @item @emph{Arguments}:
2819 @multitable @columnfractions .15 .70
2820 @item @var{argc} @tab number of command line argument strings
2821 @item @var{argv} @tab the command-line argument strings; argv[0]
2822 is the pathname of the executable itself.
2823 @end multitable
2825 @item @emph{Example}:
2826 @smallexample
2827 int main (int argc, char *argv[])
2829   /* Initialize libgfortran.  */
2830   _gfortran_set_args (argc, argv);
2831   return 0;
2833 @end smallexample
2834 @end table
2837 @node _gfortran_set_options
2838 @subsection @code{_gfortran_set_options} --- Set library option flags
2839 @fnindex _gfortran_set_options
2840 @cindex libgfortran initialization, set_options
2842 @table @asis
2843 @item @emph{Description}:
2844 @code{_gfortran_set_options} sets several flags related to the Fortran
2845 standard to be used, whether backtracing should be enabled
2846 and whether range checks should be performed.  The syntax allows for
2847 upward compatibility since the number of passed flags is specified; for
2848 non-passed flags, the default value is used.  See also
2849 @pxref{Code Gen Options}.  Please note that not all flags are actually
2850 used.
2852 @item @emph{Syntax}:
2853 @code{void _gfortran_set_options (int num, int options[])}
2855 @item @emph{Arguments}:
2856 @multitable @columnfractions .15 .70
2857 @item @var{num} @tab number of options passed
2858 @item @var{argv} @tab The list of flag values
2859 @end multitable
2861 @item @emph{option flag list}:
2862 @multitable @columnfractions .15 .70
2863 @item @var{option}[0] @tab Allowed standard; can give run-time errors
2864 if e.g. an input-output edit descriptor is invalid in a given standard.
2865 Possible values are (bitwise or-ed) @code{GFC_STD_F77} (1),
2866 @code{GFC_STD_F95_OBS} (2), @code{GFC_STD_F95_DEL} (4), @code{GFC_STD_F95}
2867 (8), @code{GFC_STD_F2003} (16), @code{GFC_STD_GNU} (32),
2868 @code{GFC_STD_LEGACY} (64), @code{GFC_STD_F2008} (128),
2869 @code{GFC_STD_F2008_OBS} (256) and GFC_STD_F2008_TS (512). Default:
2870 @code{GFC_STD_F95_OBS | GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_F95 | GFC_STD_F2003
2871 | GFC_STD_F2008 | GFC_STD_F2008_TS | GFC_STD_F2008_OBS | GFC_STD_F77
2872 | GFC_STD_GNU | GFC_STD_LEGACY}.
2873 @item @var{option}[1] @tab Standard-warning flag; prints a warning to
2874 standard error.  Default: @code{GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_LEGACY}.
2875 @item @var{option}[2] @tab If non zero, enable pedantic checking.
2876 Default: off.
2877 @item @var{option}[3] @tab Unused.
2878 @item @var{option}[4] @tab If non zero, enable backtracing on run-time
2879 errors.  Default: off. (Default in the compiler: on.)
2880 Note: Installs a signal handler and requires command-line
2881 initialization using @code{_gfortran_set_args}.
2882 @item @var{option}[5] @tab If non zero, supports signed zeros.
2883 Default: enabled.
2884 @item @var{option}[6] @tab Enables run-time checking.  Possible values
2885 are (bitwise or-ed): GFC_RTCHECK_BOUNDS (1), GFC_RTCHECK_ARRAY_TEMPS (2),
2886 GFC_RTCHECK_RECURSION (4), GFC_RTCHECK_DO (16), GFC_RTCHECK_POINTER (32).
2887 Default: disabled.
2888 @item @var{option}[7] @tab Unused.
2889 @item @var{option}[8] @tab Show a warning when invoking @code{STOP} and
2890 @code{ERROR STOP} if a floating-point exception occurred. Possible values
2891 are (bitwise or-ed) @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2892 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2893 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), @code{GFC_FPE_INEXACT} (32). Default: None (0).
2894 (Default in the compiler: @code{GFC_FPE_INVALID | GFC_FPE_DENORMAL |
2895 GFC_FPE_ZERO | GFC_FPE_OVERFLOW | GFC_FPE_UNDERFLOW}.)
2896 @end multitable
2898 @item @emph{Example}:
2899 @smallexample
2900   /* Use gfortran 4.9 default options.  */
2901   static int options[] = @{68, 511, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 31@};
2902   _gfortran_set_options (9, &options);
2903 @end smallexample
2904 @end table
2907 @node _gfortran_set_convert
2908 @subsection @code{_gfortran_set_convert} --- Set endian conversion
2909 @fnindex _gfortran_set_convert
2910 @cindex libgfortran initialization, set_convert
2912 @table @asis
2913 @item @emph{Description}:
2914 @code{_gfortran_set_convert} set the representation of data for
2915 unformatted files.
2917 @item @emph{Syntax}:
2918 @code{void _gfortran_set_convert (int conv)}
2920 @item @emph{Arguments}:
2921 @multitable @columnfractions .15 .70
2922 @item @var{conv} @tab Endian conversion, possible values:
2923 GFC_CONVERT_NATIVE (0, default), GFC_CONVERT_SWAP (1),
2924 GFC_CONVERT_BIG (2), GFC_CONVERT_LITTLE (3).
2925 @end multitable
2927 @item @emph{Example}:
2928 @smallexample
2929 int main (int argc, char *argv[])
2931   /* Initialize libgfortran.  */
2932   _gfortran_set_args (argc, argv);
2933   _gfortran_set_convert (1);
2934   return 0;
2936 @end smallexample
2937 @end table
2940 @node _gfortran_set_record_marker
2941 @subsection @code{_gfortran_set_record_marker} --- Set length of record markers
2942 @fnindex _gfortran_set_record_marker
2943 @cindex libgfortran initialization, set_record_marker
2945 @table @asis
2946 @item @emph{Description}:
2947 @code{_gfortran_set_record_marker} sets the length of record markers
2948 for unformatted files.
2950 @item @emph{Syntax}:
2951 @code{void _gfortran_set_record_marker (int val)}
2953 @item @emph{Arguments}:
2954 @multitable @columnfractions .15 .70
2955 @item @var{val} @tab Length of the record marker; valid values
2956 are 4 and 8.  Default is 4.
2957 @end multitable
2959 @item @emph{Example}:
2960 @smallexample
2961 int main (int argc, char *argv[])
2963   /* Initialize libgfortran.  */
2964   _gfortran_set_args (argc, argv);
2965   _gfortran_set_record_marker (8);
2966   return 0;
2968 @end smallexample
2969 @end table
2972 @node _gfortran_set_fpe
2973 @subsection @code{_gfortran_set_fpe} --- Enable floating point exception traps
2974 @fnindex _gfortran_set_fpe
2975 @cindex libgfortran initialization, set_fpe
2977 @table @asis
2978 @item @emph{Description}:
2979 @code{_gfortran_set_fpe} enables floating point exception traps for
2980 the specified exceptions.  On most systems, this will result in a
2981 SIGFPE signal being sent and the program being aborted.
2983 @item @emph{Syntax}:
2984 @code{void _gfortran_set_fpe (int val)}
2986 @item @emph{Arguments}:
2987 @multitable @columnfractions .15 .70
2988 @item @var{option}[0] @tab IEEE exceptions.  Possible values are
2989 (bitwise or-ed) zero (0, default) no trapping,
2990 @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2991 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2992 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), and @code{GFC_FPE_INEXACT} (32).
2993 @end multitable
2995 @item @emph{Example}:
2996 @smallexample
2997 int main (int argc, char *argv[])
2999   /* Initialize libgfortran.  */
3000   _gfortran_set_args (argc, argv);
3001   /* FPE for invalid operations such as SQRT(-1.0).  */
3002   _gfortran_set_fpe (1);
3003   return 0;
3005 @end smallexample
3006 @end table
3009 @node _gfortran_set_max_subrecord_length
3010 @subsection @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} --- Set subrecord length
3011 @fnindex _gfortran_set_max_subrecord_length
3012 @cindex libgfortran initialization, set_max_subrecord_length
3014 @table @asis
3015 @item @emph{Description}:
3016 @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} set the maximum length
3017 for a subrecord.  This option only makes sense for testing and
3018 debugging of unformatted I/O.
3020 @item @emph{Syntax}:
3021 @code{void _gfortran_set_max_subrecord_length (int val)}
3023 @item @emph{Arguments}:
3024 @multitable @columnfractions .15 .70
3025 @item @var{val} @tab the maximum length for a subrecord;
3026 the maximum permitted value is 2147483639, which is also
3027 the default.
3028 @end multitable
3030 @item @emph{Example}:
3031 @smallexample
3032 int main (int argc, char *argv[])
3034   /* Initialize libgfortran.  */
3035   _gfortran_set_args (argc, argv);
3036   _gfortran_set_max_subrecord_length (8);
3037   return 0;
3039 @end smallexample
3040 @end table
3043 @node Naming and argument-passing conventions
3044 @section Naming and argument-passing conventions
3046 This section gives an overview about the naming convention of procedures
3047 and global variables and about the argument passing conventions used by
3048 GNU Fortran.  If a C binding has been specified, the naming convention
3049 and some of the argument-passing conventions change.  If possible,
3050 mixed-language and mixed-compiler projects should use the better defined
3051 C binding for interoperability.  See @pxref{Interoperability with C}.
3053 @menu
3054 * Naming conventions::
3055 * Argument passing conventions::
3056 @end menu
3059 @node Naming conventions
3060 @subsection Naming conventions
3062 According the Fortran standard, valid Fortran names consist of a letter
3063 between @code{A} to @code{Z}, @code{a} to @code{z}, digits @code{0},
3064 @code{1} to @code{9} and underscores (@code{_}) with the restriction
3065 that names may only start with a letter.  As vendor extension, the
3066 dollar sign (@code{$}) is additionally permitted with the option
3067 @option{-fdollar-ok}, but not as first character and only if the
3068 target system supports it.
3070 By default, the procedure name is the lower-cased Fortran name with an
3071 appended underscore (@code{_}); using @option{-fno-underscoring} no
3072 underscore is appended while @code{-fsecond-underscore} appends two
3073 underscores.  Depending on the target system and the calling convention,
3074 the procedure might be additionally dressed; for instance, on 32bit
3075 Windows with @code{stdcall}, an at-sign @code{@@} followed by an integer
3076 number is appended.  For the changing the calling convention, see
3077 @pxref{GNU Fortran Compiler Directives}.
3079 For common blocks, the same convention is used, i.e. by default an
3080 underscore is appended to the lower-cased Fortran name.  Blank commons
3081 have the name @code{__BLNK__}.
3083 For procedures and variables declared in the specification space of a
3084 module, the name is formed by @code{__}, followed by the lower-cased
3085 module name, @code{_MOD_}, and the lower-cased Fortran name.  Note that
3086 no underscore is appended.
3089 @node Argument passing conventions
3090 @subsection Argument passing conventions
3092 Subroutines do not return a value (matching C99's @code{void}) while
3093 functions either return a value as specified in the platform ABI or
3094 the result variable is passed as hidden argument to the function and
3095 no result is returned.  A hidden result variable is used when the
3096 result variable is an array or of type @code{CHARACTER}.
3098 Arguments are passed according to the platform ABI. In particular,
3099 complex arguments might not be compatible to a struct with two real
3100 components for the real and imaginary part. The argument passing
3101 matches the one of C99's @code{_Complex}.  Functions with scalar
3102 complex result variables return their value and do not use a
3103 by-reference argument.  Note that with the @option{-ff2c} option,
3104 the argument passing is modified and no longer completely matches
3105 the platform ABI.  Some other Fortran compilers use @code{f2c}
3106 semantic by default; this might cause problems with
3107 interoperablility.
3109 GNU Fortran passes most arguments by reference, i.e. by passing a
3110 pointer to the data.  Note that the compiler might use a temporary
3111 variable into which the actual argument has been copied, if required
3112 semantically (copy-in/copy-out).
3114 For arguments with @code{ALLOCATABLE} and @code{POINTER}
3115 attribute (including procedure pointers), a pointer to the pointer
3116 is passed such that the pointer address can be modified in the
3117 procedure.
3119 For dummy arguments with the @code{VALUE} attribute: Scalar arguments
3120 of the type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and
3121 @code{COMPLEX} are passed by value according to the platform ABI.
3122 (As vendor extension and not recommended, using @code{%VAL()} in the
3123 call to a procedure has the same effect.) For @code{TYPE(C_PTR)} and
3124 procedure pointers, the pointer itself is passed such that it can be
3125 modified without affecting the caller.
3126 @c FIXME: Document how VALUE is handled for CHARACTER, TYPE,
3127 @c CLASS and arrays, i.e. whether the copy-in is done in the caller
3128 @c or in the callee.
3130 For Boolean (@code{LOGICAL}) arguments, please note that GCC expects
3131 only the integer value 0 and 1.  If a GNU Fortran @code{LOGICAL}
3132 variable contains another integer value, the result is undefined.
3133 As some other Fortran compilers use @math{-1} for @code{.TRUE.},
3134 extra care has to be taken -- such as passing the value as
3135 @code{INTEGER}.  (The same value restriction also applies to other
3136 front ends of GCC, e.g. to GCC's C99 compiler for @code{_Bool}
3137 or GCC's Ada compiler for @code{Boolean}.)
3139 For arguments of @code{CHARACTER} type, the character length is passed
3140 as hidden argument.  For deferred-length strings, the value is passed
3141 by reference, otherwise by value.  The character length has the type
3142 @code{INTEGER(kind=4)}.  Note with C binding, @code{CHARACTER(len=1)}
3143 result variables are returned according to the platform ABI and no
3144 hidden length argument is used for dummy arguments; with @code{VALUE},
3145 those variables are passed by value.
3147 For @code{OPTIONAL} dummy arguments, an absent argument is denoted
3148 by a NULL pointer, except for scalar dummy arguments of type
3149 @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and @code{COMPLEX}
3150 which have the @code{VALUE} attribute.  For those, a hidden Boolean
3151 argument (@code{logical(kind=C_bool),value}) is used to indicate
3152 whether the argument is present.
3154 Arguments which are assumed-shape, assumed-rank or deferred-rank
3155 arrays or, with @option{-fcoarray=lib}, allocatable scalar coarrays use
3156 an array descriptor.  All other arrays pass the address of the
3157 first element of the array.  With @option{-fcoarray=lib}, the token
3158 and the offset belonging to nonallocatable coarrays dummy arguments
3159 are passed as hidden argument along the character length hidden
3160 arguments.  The token is an oparque pointer identifying the coarray
3161 and the offset is a passed-by-value integer of kind @code{C_PTRDIFF_T},
3162 denoting the byte offset between the base address of the coarray and
3163 the passed scalar or first element of the passed array.
3165 The arguments are passed in the following order
3166 @itemize @bullet
3167 @item Result variable, when the function result is passed by reference
3168 @item Character length of the function result, if it is a of type
3169 @code{CHARACTER} and no C binding is used
3170 @item The arguments in the order in which they appear in the Fortran
3171 declaration
3172 @item The the present status for optional arguments with value attribute,
3173 which are internally passed by value
3174 @item The character length and/or coarray token and offset for the first
3175 argument which is a @code{CHARACTER} or a nonallocatable coarray dummy
3176 argument, followed by the hidden arguments of the next dummy argument
3177 of such a type
3178 @end itemize
3181 @c ---------------------------------------------------------------------
3182 @c Coarray Programming
3183 @c ---------------------------------------------------------------------
3185 @node Coarray Programming
3186 @chapter Coarray Programming
3187 @cindex Coarrays
3189 @menu
3190 * Type and enum ABI Documentation::
3191 * Function ABI Documentation::
3192 @end menu
3195 @node Type and enum ABI Documentation
3196 @section Type and enum ABI Documentation
3198 @menu
3199 * caf_token_t::
3200 * caf_register_t::
3201 @end menu
3203 @node caf_token_t
3204 @subsection @code{caf_token_t}
3206 Typedef of type @code{void *} on the compiler side. Can be any data
3207 type on the library side.
3209 @node caf_register_t
3210 @subsection @code{caf_register_t}
3212 Indicates which kind of coarray variable should be registered.
3214 @verbatim
3215 typedef enum caf_register_t {
3216   CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC,
3217   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC,
3218   CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC,
3219   CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC,
3220   CAF_REGTYPE_CRITICAL
3222 caf_register_t;
3223 @end verbatim
3226 @node Function ABI Documentation
3227 @section Function ABI Documentation
3229 @menu
3230 * _gfortran_caf_init:: Initialiation function
3231 * _gfortran_caf_finish:: Finalization function
3232 * _gfortran_caf_this_image:: Querying the image number
3233 * _gfortran_caf_num_images:: Querying the maximal number of images
3234 * _gfortran_caf_register:: Registering coarrays
3235 * _gfortran_caf_deregister:: Deregistering coarrays
3236 * _gfortran_caf_send:: Sending data from a local image to a remote image
3237 * _gfortran_caf_get:: Getting data from a remote image
3238 * _gfortran_caf_sendget:: Sending data between remote images
3239 * _gfortran_caf_lock:: Locking a lock variable
3240 * _gfortran_caf_unlock:: Unlocking a lock variable
3241 @end menu
3244 @node _gfortran_caf_init
3245 @subsection @code{_gfortran_caf_init} --- Initialiation function
3246 @cindex Coarray, _gfortran_caf_init
3248 @table @asis
3249 @item @emph{Description}:
3250 This function is called at startup of the program before the Fortran main
3251 program, if the latter has been compiled with @option{-fcoarray=lib}.
3252 It takes as arguments the command-line arguments of the program.  It is
3253 permitted to pass to @code{NULL} pointers as argument; if non-@code{NULL},
3254 the library is permitted to modify the arguments.
3256 @item @emph{Syntax}:
3257 @code{void _gfortran_caf_init (int *argc, char ***argv)}
3259 @item @emph{Arguments}:
3260 @multitable @columnfractions .15 .70
3261 @item @var{argc} @tab intent(inout) An integer pointer with the number of
3262 arguments passed to the program or @code{NULL}.
3263 @item @var{argv} @tab intent(inout) A pointer to an array of strings with the
3264 command-line arguments or @code{NULL}.
3265 @end multitable
3267 @item @emph{NOTES}
3268 The function is modelled after the initialization function of the Message
3269 Passing Interface (MPI) specification.  Due to the way coarray registration
3270 works, it might not be the first call to the libaray.  If the main program is
3271 not written in Fortran and only a library uses coarrays, it can happen that
3272 this function is never called.  Therefore, it is recommended that the library
3273 does not rely on the passed arguments and whether the call has been done.
3274 @end table
3277 @node _gfortran_caf_finish
3278 @subsection @code{_gfortran_caf_finish} --- Finalization function
3279 @cindex Coarray, _gfortran_caf_finish
3281 @table @asis
3282 @item @emph{Description}:
3283 This function is called at the end of the Fortran main program, if it has
3284 been compiled with the @option{-fcoarray=lib} option.
3286 @item @emph{Syntax}:
3287 @code{void _gfortran_caf_finish (void)}
3289 @item @emph{NOTES}
3290 For non-Fortran programs, it is recommended to call the function at the end
3291 of the main program.  To ensure that the shutdown is also performed for
3292 programs where this function is not explicitly invoked, for instance
3293 non-Fortran programs or calls to the system's exit() function, the library
3294 can use a destructor function.  Note that programs can also be terminated
3295 using the STOP and ERROR STOP statements; those use different library calls.
3296 @end table
3299 @node _gfortran_caf_this_image
3300 @subsection @code{_gfortran_caf_this_image} --- Querying the image number
3301 @cindex Coarray, _gfortran_caf_this_image
3303 @table @asis
3304 @item @emph{Description}:
3305 This function returns the current image number, which is a positive number.
3307 @item @emph{Syntax}:
3308 @code{int _gfortran_caf_this_image (int distance)}
3310 @item @emph{Arguments}:
3311 @multitable @columnfractions .15 .70
3312 @item @var{distance} @tab As specified for the @code{this_image} intrinsic
3313 in TS18508. Shall be a nonnegative number.
3314 @end multitable
3316 @item @emph{NOTES}
3317 If the Fortran intrinsic @code{this_image} is invoked without an argument, which
3318 is the only permitted form in Fortran 2008, GCC passes @code{0} as
3319 first argument.
3320 @end table
3323 @node _gfortran_caf_num_images
3324 @subsection @code{_gfortran_caf_num_images} --- Querying the maximal number of images
3325 @cindex Coarray, _gfortran_caf_num_images
3327 @table @asis
3328 @item @emph{Description}:
3329 This function returns the number of images in the current team, if
3330 @var{distance} is 0 or the number of images in the parent team at the specified
3331 distance. If failed is -1, the function returns the number of all images at
3332 the specified distance; if it is 0, the function returns the number of
3333 nonfailed images, and if it is 1, it returns the number of failed images.
3335 @item @emph{Syntax}:
3336 @code{int _gfortran_caf_num_images(int distance, int failed)}
3338 @item @emph{Arguments}:
3339 @multitable @columnfractions .15 .70
3340 @item @var{distance} @tab the distance from this image to the ancestor.
3341 Shall be positive.
3342 @item @var{failed} @tab shall be -1, 0, or 1
3343 @end multitable
3345 @item @emph{NOTES}
3346 This function follows TS18508. If the num_image intrinsic has no arguments,
3347 the the compiler passes @code{distance=0} and @code{failed=-1} to the function.
3348 @end table
3351 @node _gfortran_caf_register
3352 @subsection @code{_gfortran_caf_register} --- Registering coarrays
3353 @cindex Coarray, _gfortran_caf_deregister
3355 @table @asis
3356 @item @emph{Description}:
3357 Allocates memory for a coarray and creates a token to identify the coarray. The
3358 function is called for both coarrays with @code{SAVE} attribute and using an
3359 explicit @code{ALLOCATE} statement. If an error occurs and @var{STAT} is a
3360 @code{NULL} pointer, the function shall abort with printing an error message
3361 and starting the error termination.  If no error occurs and @var{STAT} is
3362 present, it shall be set to zero. Otherwise, it shall be set to a positive
3363 value and, if not-@code{NULL}, @var{ERRMSG} shall be set to a string describing
3364 the failure. The function shall return a pointer to the requested memory
3365 for the local image as a call to @code{malloc} would do.
3367 For @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC} and @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC},
3368 the passed size is the byte size requested.  For @code{CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC},
3369 @code{CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC} and @code{CAF_REGTYPE_CRITICAL} it is the array
3370 size or one for a scalar.
3373 @item @emph{Syntax}:
3374 @code{void *caf_register (size_t size, caf_register_t type, caf_token_t *token,
3375 int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3377 @item @emph{Arguments}:
3378 @multitable @columnfractions .15 .70
3379 @item @var{size} @tab For normal coarrays, the byte size of the coarray to be
3380 allocated; for lock types, the number of elements.
3381 @item @var{type} @tab one of the caf_register_t types.
3382 @item @var{token} @tab intent(out) An opaque pointer identifying the coarray.
3383 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3384 may be NULL
3385 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3386 an error message; may be NULL
3387 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3388 @end multitable
3390 @item @emph{NOTES}
3391 Nonalloatable coarrays have to be registered prior use from remote images.
3392 In order to guarantee this, they have to be registered before the main
3393 program. This can be achieved by creating constructor functions. That is what
3394 GCC does such that also nonallocatable coarrays the memory is allocated and no
3395 static memory is used.  The token permits to identify the coarray; to the
3396 processor, the token is a nonaliasing pointer. The library can, for instance,
3397 store the base address of the coarray in the token, some handle or a more
3398 complicated struct.
3400 For normal coarrays, the returned pointer is used for accesses on the local
3401 image. For lock types, the value shall only used for checking the allocation
3402 status. Note that for critical blocks, the locking is only required on one
3403 image; in the locking statement, the processor shall always pass always an
3404 image index of one for critical-block lock variables
3405 (@code{CAF_REGTYPE_CRITICAL}).
3406 @end table
3409 @node _gfortran_caf_deregister
3410 @subsection @code{_gfortran_caf_deregister} --- Deregistering coarrays
3411 @cindex Coarray, _gfortran_caf_deregister
3413 @table @asis
3414 @item @emph{Description}:
3415 Called to free the memory of a coarray; the processor calls this function for
3416 automatic and explicit deallocation.  In case of an error, this function shall
3417 fail with an error message, unless the @var{STAT} variable is not null.
3419 @item @emph{Syntax}:
3420 @code{void caf_deregister (const caf_token_t *token, int *stat, char *errmsg,
3421 int errmsg_len)}
3423 @item @emph{Arguments}:
3424 @multitable @columnfractions .15 .70
3425 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3426 may be NULL
3427 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set
3428 to an error message; may be NULL
3429 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3430 @end multitable
3432 @item @emph{NOTES}
3433 For nonalloatable coarrays this function is never called.  If a cleanup is
3434 required, it has to be handled via the finish, stop and error stop functions,
3435 and via destructors.
3436 @end table
3439 @node _gfortran_caf_send
3440 @subsection @code{_gfortran_caf_send} --- Sending data from a local image to a remote image
3441 @cindex Coarray, _gfortran_caf_send
3443 @table @asis
3444 @item @emph{Description}:
3445 Called to send a scalar, an array section or whole array from a local
3446 to a remote image identified by the image_index.
3448 @item @emph{Syntax}:
3449 @code{void _gfortran_caf_send (caf_token_t token, size_t offset,
3450 int image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
3451 gfc_descriptor_t *src, int dst_kind, int src_kind, bool may_require_tmp)}
3453 @item @emph{Arguments}:
3454 @multitable @columnfractions .15 .70
3455 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
3456 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3457 compared to the base address of the coarray.
3458 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3459 number.
3460 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor for the remote image for the
3461 bounds and the size. The base_addr shall not be accessed.
3462 @item @var{dst_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
3463 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
3464 triplet of the dest argument.
3465 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
3466 transferred to the remote image
3467 @item @var{dst_kind} @tab Kind of the destination argument
3468 @item @var{src_kind} @tab Kind of the source argument
3469 @item @var{may_require_tmp} @tab The variable is false it is known at compile
3470 time that the @var{dest} and @var{src} either cannot overlap or overlap (fully
3471 or partially) such that walking @var{src} and @var{dest} in element wise
3472 element order (honoring the stride value) will not lead to wrong results.
3473 Otherwise, the value is true.
3474 @end multitable
3476 @item @emph{NOTES}
3477 It is permitted to have image_id equal the current image; the memory of the
3478 send-to and the send-from might (partially) overlap in that case. The
3479 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
3480 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
3481 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
3482 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
3483 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
3484 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
3486 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
3487 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding
3488 and different character kinds.
3489 @end table
3492 @node _gfortran_caf_get
3493 @subsection @code{_gfortran_caf_get} --- Getting data from a remote image
3494 @cindex Coarray, _gfortran_caf_get
3496 @table @asis
3497 @item @emph{Description}:
3498 Called to get an array section or whole array from a a remote,
3499 image identified by the image_index.
3501 @item @emph{Syntax}:
3502 @code{void _gfortran_caf_get_desc (caf_token_t token, size_t offset,
3503 int image_index, gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector,
3504 gfc_descriptor_t *dest, int src_kind, int dst_kind, bool may_require_tmp)}
3506 @item @emph{Arguments}:
3507 @multitable @columnfractions .15 .70
3508 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
3509 @item @var{offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3510 compared to the base address of the coarray.
3511 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3512 number.
3513 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
3514 transferred to the remote image
3515 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor for the remote image for the
3516 bounds and the size. The base_addr shall not be accessed.
3517 @item @var{src_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
3518 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
3519 triplet of the dest argument.
3520 @item @var{dst_kind} @tab Kind of the destination argument
3521 @item @var{src_kind} @tab Kind of the source argument
3522 @item @var{may_require_tmp} @tab The variable is false it is known at compile
3523 time that the @var{dest} and @var{src} either cannot overlap or overlap (fully
3524 or partially) such that walking @var{src} and @var{dest} in element wise
3525 element order (honoring the stride value) will not lead to wrong results.
3526 Otherwise, the value is true.
3527 @end multitable
3529 @item @emph{NOTES}
3530 It is permitted to have image_id equal the current image; the memory of the
3531 send-to and the send-from might (partially) overlap in that case. The
3532 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
3533 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
3534 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
3535 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
3536 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
3537 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
3539 Note that the library has to handle numeric-type conversion and for strings,
3540 padding and different character kinds.
3541 @end table
3544 @node _gfortran_caf_sendget
3545 @subsection @code{_gfortran_caf_sendget} --- Sending data between remote images
3546 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sendget
3548 @table @asis
3549 @item @emph{Description}:
3550 Called to send a scalar, an array section or whole array from a remote image
3551 identified by the src_image_index to a remote image identified by the
3552 dst_image_index.
3554 @item @emph{Syntax}:
3555 @code{void _gfortran_caf_sendget (caf_token_t dst_token, size_t dst_offset,
3556 int dst_image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
3557 caf_token_t src_token, size_t src_offset, int src_image_index,
3558 gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector, int dst_kind, int src_kind,
3559 bool may_require_tmp)}
3561 @item @emph{Arguments}:
3562 @multitable @columnfractions .15 .70
3563 @item @var{dst_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the
3564 destination coarray.
3565 @item @var{dst_offset} @tab  By which amount of bytes the actual data is
3566 shifted compared to the base address of the destination coarray.
3567 @item @var{dst_image_index} @tab The ID of the destination remote image; must
3568 be a positive number.
3569 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor for the destination
3570 remote image for the bounds and the size. The base_addr shall not be accessed.
3571 @item @var{dst_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
3572 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
3573 triplet of the dest argument.
3574 @item @var{src_token} @tab An opaque pointer identifying the source coarray.
3575 @item @var{src_offset} @tab By which amount of bytes the actual data is shifted
3576 compared to the base address of the source coarray.
3577 @item @var{src_image_index} @tab The ID of the source remote image; must be a
3578 positive number.
3579 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
3580 transferred to the remote image.
3581 @item @var{src_vector} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to
3582 be transferred to the remote image
3583 @item @var{dst_kind} @tab Kind of the destination argument
3584 @item @var{src_kind} @tab Kind of the source argument
3585 @item @var{may_require_tmp} @tab The variable is false it is known at compile
3586 time that the @var{dest} and @var{src} either cannot overlap or overlap (fully
3587 or partially) such that walking @var{src} and @var{dest} in element wise
3588 element order (honoring the stride value) will not lead to wrong results.
3589 Otherwise, the value is true.
3590 @end multitable
3592 @item @emph{NOTES}
3593 It is permitted to have image_ids equal; the memory of the send-to and the
3594 send-from might (partially) overlap in that case. The implementation has to
3595 take care that it handles this case, e.g. using @code{memmove} which handles
3596 (partially) overlapping memory. If @var{may_require_tmp} is true, the library
3597 might additionally create a temporary variable, unless additional checks show
3598 that this is not required (e.g. because walking backward is possible or because
3599 both arrays are contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
3601 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
3602 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding and
3603 different character kinds.
3604 @end table
3607 @node _gfortran_caf_lock
3608 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Locking a lock variable
3609 @cindex Coarray, _gfortran_caf_lock
3611 @table @asis
3612 @item @emph{Description}:
3613 Acquire a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
3614 given array element for an array-valued variable. If the @var{aquired_lock}
3615 is @code{NULL}, the function return after having obtained the lock. If it is
3616 nonnull, the result is is assigned the value true (one) when the lock could be
3617 obtained and false (zero) otherwise.  Locking a lock variable which has already
3618 been locked by the same image is an error.
3620 @item @emph{Syntax}:
3621 @code{void _gfortran_caf_lock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
3622 int *aquired_lock, int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3624 @item @emph{Arguments}:
3625 @multitable @columnfractions .15 .70
3626 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3627 @item @var{index} @tab Array index; first array index is 0. For scalars, it is
3628 always 0.
3629 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3630 number.
3631 @item @var{aquired_lock} @tab intent(out) If not NULL, it returns whether lock
3632 could be obtained
3633 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3634 may be NULL
3635 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3636 an error message; may be NULL
3637 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3638 @end multitable
3640 @item @emph{NOTES}
3641 This function is also called for critical blocks; for those, the array index
3642 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
3643 images for critical-block locking variables.
3644 @end table
3647 @node _gfortran_caf_unlock
3648 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Unlocking a lock variable
3649 @cindex Coarray, _gfortran_caf_unlock
3651 @table @asis
3652 @item @emph{Description}:
3653 Release a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
3654 given array element for an array-valued variable. Unlocking a lock variable
3655 which is unlocked or has been locked by a different image is an error.
3657 @item @emph{Syntax}:
3658 @code{void _gfortran_caf_unlock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
3659 int *stat, char *errmsg, int errmsg_len)}
3661 @item @emph{Arguments}:
3662 @multitable @columnfractions .15 .70
3663 @item @var{token} @tab intent(in) An opaque pointer identifying the coarray.
3664 @item @var{index} @tab Array index; first array index is 0. For scalars, it is
3665 always 0.
3666 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
3667 number.
3668 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
3669 may be NULL
3670 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
3671 an error message; may be NULL
3672 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
3673 @end multitable
3675 @item @emph{NOTES}
3676 This function is also called for critical block; for those, the array index
3677 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
3678 images for critical-block locking variables.
3679 @end table
3683 @c Intrinsic Procedures
3684 @c ---------------------------------------------------------------------
3686 @include intrinsic.texi
3689 @tex
3690 \blankpart
3691 @end tex
3693 @c ---------------------------------------------------------------------
3694 @c Contributing
3695 @c ---------------------------------------------------------------------
3697 @node Contributing
3698 @unnumbered Contributing
3699 @cindex Contributing
3701 Free software is only possible if people contribute to efforts
3702 to create it.
3703 We're always in need of more people helping out with ideas
3704 and comments, writing documentation and contributing code.
3706 If you want to contribute to GNU Fortran,
3707 have a look at the long lists of projects you can take on.
3708 Some of these projects are small,
3709 some of them are large;
3710 some are completely orthogonal to the rest of what is
3711 happening on GNU Fortran,
3712 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
3713 All of these projects are important!
3714 We will eventually get around to the things here,
3715 but they are also things doable by someone who is willing and able.
3717 @menu
3718 * Contributors::
3719 * Projects::
3720 * Proposed Extensions::
3721 @end menu
3724 @node Contributors
3725 @section Contributors to GNU Fortran
3726 @cindex Contributors
3727 @cindex Credits
3728 @cindex Authors
3730 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
3731 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
3732 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
3734 The following individuals have contributed code and/or
3735 ideas and significant help to the GNU Fortran project
3736 (in alphabetical order):
3738 @itemize @minus
3739 @item Janne Blomqvist
3740 @item Steven Bosscher
3741 @item Paul Brook
3742 @item Tobias Burnus
3743 @item Fran@,{c}ois-Xavier Coudert
3744 @item Bud Davis
3745 @item Jerry DeLisle
3746 @item Erik Edelmann
3747 @item Bernhard Fischer
3748 @item Daniel Franke
3749 @item Richard Guenther
3750 @item Richard Henderson
3751 @item Katherine Holcomb
3752 @item Jakub Jelinek
3753 @item Niels Kristian Bech Jensen
3754 @item Steven Johnson
3755 @item Steven G. Kargl
3756 @item Thomas Koenig
3757 @item Asher Langton
3758 @item H. J. Lu
3759 @item Toon Moene
3760 @item Brooks Moses
3761 @item Andrew Pinski
3762 @item Tim Prince
3763 @item Christopher D. Rickett
3764 @item Richard Sandiford
3765 @item Tobias Schl@"uter
3766 @item Roger Sayle
3767 @item Paul Thomas
3768 @item Andy Vaught
3769 @item Feng Wang
3770 @item Janus Weil
3771 @item Daniel Kraft
3772 @end itemize
3774 The following people have contributed bug reports,
3775 smaller or larger patches,
3776 and much needed feedback and encouragement for the
3777 GNU Fortran project: 
3779 @itemize @minus
3780 @item Bill Clodius
3781 @item Dominique d'Humi@`eres
3782 @item Kate Hedstrom
3783 @item Erik Schnetter
3784 @item Joost VandeVondele
3785 @end itemize
3787 Many other individuals have helped debug,
3788 test and improve the GNU Fortran compiler over the past few years,
3789 and we welcome you to do the same!
3790 If you already have done so,
3791 and you would like to see your name listed in the
3792 list above, please contact us.
3795 @node Projects
3796 @section Projects
3798 @table @emph
3800 @item Help build the test suite
3801 Solicit more code for donation to the test suite: the more extensive the
3802 testsuite, the smaller the risk of breaking things in the future! We can
3803 keep code private on request.
3805 @item Bug hunting/squishing
3806 Find bugs and write more test cases! Test cases are especially very
3807 welcome, because it allows us to concentrate on fixing bugs instead of
3808 isolating them.  Going through the bugzilla database at
3809 @url{https://gcc.gnu.org/@/bugzilla/} to reduce testcases posted there and
3810 add more information (for example, for which version does the testcase
3811 work, for which versions does it fail?) is also very helpful.
3813 @end table
3816 @node Proposed Extensions
3817 @section Proposed Extensions
3819 Here's a list of proposed extensions for the GNU Fortran compiler, in no particular
3820 order.  Most of these are necessary to be fully compatible with
3821 existing Fortran compilers, but they are not part of the official
3822 J3 Fortran 95 standard.
3824 @subsection Compiler extensions:
3825 @itemize @bullet
3826 @item
3827 User-specified alignment rules for structures.
3829 @item
3830 Automatically extend single precision constants to double.
3832 @item
3833 Compile code that conserves memory by dynamically allocating common and
3834 module storage either on stack or heap.
3836 @item
3837 Compile flag to generate code for array conformance checking (suggest -CC).
3839 @item
3840 User control of symbol names (underscores, etc).
3842 @item
3843 Compile setting for maximum size of stack frame size before spilling
3844 parts to static or heap.
3846 @item
3847 Flag to force local variables into static space.
3849 @item
3850 Flag to force local variables onto stack.
3851 @end itemize
3854 @subsection Environment Options
3855 @itemize @bullet
3856 @item
3857 Pluggable library modules for random numbers, linear algebra.
3858 LA should use BLAS calling conventions.
3860 @item
3861 Environment variables controlling actions on arithmetic exceptions like
3862 overflow, underflow, precision loss---Generate NaN, abort, default.
3863 action.
3865 @item
3866 Set precision for fp units that support it (i387).
3868 @item
3869 Variable for setting fp rounding mode.
3871 @item
3872 Variable to fill uninitialized variables with a user-defined bit
3873 pattern.
3875 @item
3876 Environment variable controlling filename that is opened for that unit
3877 number.
3879 @item
3880 Environment variable to clear/trash memory being freed.
3882 @item
3883 Environment variable to control tracing of allocations and frees.
3885 @item
3886 Environment variable to display allocated memory at normal program end.
3888 @item
3889 Environment variable for filename for * IO-unit.
3891 @item
3892 Environment variable for temporary file directory.
3894 @item
3895 Environment variable forcing standard output to be line buffered (Unix).
3897 @end itemize
3900 @c ---------------------------------------------------------------------
3901 @c GNU General Public License
3902 @c ---------------------------------------------------------------------
3904 @include gpl_v3.texi
3908 @c ---------------------------------------------------------------------
3909 @c GNU Free Documentation License
3910 @c ---------------------------------------------------------------------
3912 @include fdl.texi
3916 @c ---------------------------------------------------------------------
3917 @c Funding Free Software
3918 @c ---------------------------------------------------------------------
3920 @include funding.texi
3922 @c ---------------------------------------------------------------------
3923 @c Indices
3924 @c ---------------------------------------------------------------------
3926 @node Option Index
3927 @unnumbered Option Index
3928 @command{gfortran}'s command line options are indexed here without any
3929 initial @samp{-} or @samp{--}.  Where an option has both positive and
3930 negative forms (such as -foption and -fno-option), relevant entries in
3931 the manual are indexed under the most appropriate form; it may sometimes
3932 be useful to look up both forms.
3933 @printindex op
3935 @node Keyword Index
3936 @unnumbered Keyword Index
3937 @printindex cp
3939 @bye