2014-07-12 Paul Thomas <pault@gcc.gnu.org>
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
blob66e78e8eef5a32767bd0c7f8db9c3d3c7a6a9322
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 * Intrinsic Procedures:: Intrinsic procedures supported by GNU Fortran.
188 * Intrinsic Modules::    Intrinsic modules supported by GNU Fortran.
190 * Contributing::         How you can help.
191 * Copying::              GNU General Public License says
192                          how you can copy and share GNU Fortran.
193 * GNU Free Documentation License::
194                          How you can copy and share this manual.
195 * Funding::              How to help assure continued work for free software.
196 * Option Index::         Index of command line options
197 * Keyword Index::        Index of concepts
198 @end menu
199 @end ifnottex
201 @c ---------------------------------------------------------------------
202 @c Introduction
203 @c ---------------------------------------------------------------------
205 @node Introduction
206 @chapter Introduction
208 @c The following duplicates the text on the TexInfo table of contents.
209 @iftex
210 This manual documents the use of @command{gfortran}, the GNU Fortran
211 compiler.  You can find in this manual how to invoke @command{gfortran},
212 as well as its features and incompatibilities.
214 @ifset DEVELOPMENT
215 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
216 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it
217 might not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran
218 compiler.
219 @end ifset
220 @end iftex
222 The GNU Fortran compiler front end was
223 designed initially as a free replacement for,
224 or alternative to, the Unix @command{f95} command;
225 @command{gfortran} is the command you will use to invoke the compiler.
227 @menu
228 * About GNU Fortran::    What you should know about the GNU Fortran compiler.
229 * GNU Fortran and GCC::  You can compile Fortran, C, or other programs.
230 * Preprocessing and conditional compilation:: The Fortran preprocessor
231 * GNU Fortran and G77::  Why we chose to start from scratch.
232 * Project Status::       Status of GNU Fortran, roadmap, proposed extensions.
233 * Standards::            Standards supported by GNU Fortran.
234 @end menu
237 @c ---------------------------------------------------------------------
238 @c About GNU Fortran
239 @c ---------------------------------------------------------------------
241 @node About GNU Fortran
242 @section About GNU Fortran
244 The GNU Fortran compiler supports the Fortran 77, 90 and 95 standards
245 completely, parts of the Fortran 2003 and Fortran 2008 standards, and
246 several vendor extensions.  The development goal is to provide the
247 following features:
249 @itemize @bullet
250 @item
251 Read a user's program,
252 stored in a file and containing instructions written
253 in Fortran 77, Fortran 90, Fortran 95, Fortran 2003 or Fortran 2008.
254 This file contains @dfn{source code}.
256 @item
257 Translate the user's program into instructions a computer
258 can carry out more quickly than it takes to translate the
259 instructions in the first
260 place.  The result after compilation of a program is
261 @dfn{machine code},
262 code designed to be efficiently translated and processed
263 by a machine such as your computer.
264 Humans usually are not as good writing machine code
265 as they are at writing Fortran (or C++, Ada, or Java),
266 because it is easy to make tiny mistakes writing machine code.
268 @item
269 Provide the user with information about the reasons why
270 the compiler is unable to create a binary from the source code.
271 Usually this will be the case if the source code is flawed.
272 The Fortran 90 standard requires that the compiler can point out
273 mistakes to the user.
274 An incorrect usage of the language causes an @dfn{error message}.
276 The compiler will also attempt to diagnose cases where the
277 user's program contains a correct usage of the language,
278 but instructs the computer to do something questionable.
279 This kind of diagnostics message is called a @dfn{warning message}.
281 @item
282 Provide optional information about the translation passes
283 from the source code to machine code.
284 This can help a user of the compiler to find the cause of
285 certain bugs which may not be obvious in the source code,
286 but may be more easily found at a lower level compiler output.
287 It also helps developers to find bugs in the compiler itself.
289 @item
290 Provide information in the generated machine code that can
291 make it easier to find bugs in the program (using a debugging tool,
292 called a @dfn{debugger}, such as the GNU Debugger @command{gdb}). 
294 @item
295 Locate and gather machine code already generated to
296 perform actions requested by statements in the user's program.
297 This machine code is organized into @dfn{modules} and is located
298 and @dfn{linked} to the user program. 
299 @end itemize
301 The GNU Fortran compiler consists of several components:
303 @itemize @bullet
304 @item
305 A version of the @command{gcc} command
306 (which also might be installed as the system's @command{cc} command)
307 that also understands and accepts Fortran source code.
308 The @command{gcc} command is the @dfn{driver} program for
309 all the languages in the GNU Compiler Collection (GCC);
310 With @command{gcc},
311 you can compile the source code of any language for
312 which a front end is available in GCC.
314 @item
315 The @command{gfortran} command itself,
316 which also might be installed as the
317 system's @command{f95} command.
318 @command{gfortran} is just another driver program,
319 but specifically for the Fortran compiler only.
320 The difference with @command{gcc} is that @command{gfortran}
321 will automatically link the correct libraries to your program.
323 @item
324 A collection of run-time libraries.
325 These libraries contain the machine code needed to support
326 capabilities of the Fortran language that are not directly
327 provided by the machine code generated by the
328 @command{gfortran} compilation phase,
329 such as intrinsic functions and subroutines,
330 and routines for interaction with files and the operating system.
331 @c and mechanisms to spawn,
332 @c unleash and pause threads in parallelized code.
334 @item
335 The Fortran compiler itself, (@command{f951}).
336 This is the GNU Fortran parser and code generator,
337 linked to and interfaced with the GCC backend library.
338 @command{f951} ``translates'' the source code to
339 assembler code.  You would typically not use this
340 program directly;
341 instead, the @command{gcc} or @command{gfortran} driver
342 programs will call it for you.
343 @end itemize
346 @c ---------------------------------------------------------------------
347 @c GNU Fortran and GCC
348 @c ---------------------------------------------------------------------
350 @node GNU Fortran and GCC
351 @section GNU Fortran and GCC
352 @cindex GNU Compiler Collection
353 @cindex GCC
355 GNU Fortran is a part of GCC, the @dfn{GNU Compiler Collection}.  GCC
356 consists of a collection of front ends for various languages, which
357 translate the source code into a language-independent form called
358 @dfn{GENERIC}.  This is then processed by a common middle end which
359 provides optimization, and then passed to one of a collection of back
360 ends which generate code for different computer architectures and
361 operating systems.
363 Functionally, this is implemented with a driver program (@command{gcc})
364 which provides the command-line interface for the compiler.  It calls
365 the relevant compiler front-end program (e.g., @command{f951} for
366 Fortran) for each file in the source code, and then calls the assembler
367 and linker as appropriate to produce the compiled output.  In a copy of
368 GCC which has been compiled with Fortran language support enabled,
369 @command{gcc} will recognize files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.ftn},
370 @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03} and @file{.f08} extensions as
371 Fortran source code, and compile it accordingly.  A @command{gfortran}
372 driver program is also provided, which is identical to @command{gcc}
373 except that it automatically links the Fortran runtime libraries into the
374 compiled program.
376 Source files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.fpp}, @file{.ftn}, @file{.F},
377 @file{.FOR}, @file{.FPP}, and @file{.FTN} extensions are treated as fixed form.
378 Source files with @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03}, @file{.f08},
379 @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} and @file{.F08} extensions are
380 treated as free form.  The capitalized versions of either form are run
381 through preprocessing.  Source files with the lower case @file{.fpp}
382 extension are also run through preprocessing.
384 This manual specifically documents the Fortran front end, which handles
385 the programming language's syntax and semantics.  The aspects of GCC
386 which relate to the optimization passes and the back-end code generation
387 are documented in the GCC manual; see 
388 @ref{Top,,Introduction,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}.
389 The two manuals together provide a complete reference for the GNU
390 Fortran compiler.
393 @c ---------------------------------------------------------------------
394 @c Preprocessing and conditional compilation
395 @c ---------------------------------------------------------------------
397 @node Preprocessing and conditional compilation
398 @section Preprocessing and conditional compilation
399 @cindex CPP
400 @cindex FPP
401 @cindex Conditional compilation
402 @cindex Preprocessing
403 @cindex preprocessor, include file handling
405 Many Fortran compilers including GNU Fortran allow passing the source code
406 through a C preprocessor (CPP; sometimes also called the Fortran preprocessor,
407 FPP) to allow for conditional compilation.  In the case of GNU Fortran,
408 this is the GNU C Preprocessor in the traditional mode.  On systems with
409 case-preserving file names, the preprocessor is automatically invoked if the
410 filename extension is @file{.F}, @file{.FOR}, @file{.FTN}, @file{.fpp},
411 @file{.FPP}, @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} or @file{.F08}.  To manually
412 invoke the preprocessor on any file, use @option{-cpp}, to disable
413 preprocessing on files where the preprocessor is run automatically, use
414 @option{-nocpp}.
416 If a preprocessed file includes another file with the Fortran @code{INCLUDE}
417 statement, the included file is not preprocessed.  To preprocess included
418 files, use the equivalent preprocessor statement @code{#include}.
420 If GNU Fortran invokes the preprocessor, @code{__GFORTRAN__}
421 is defined and @code{__GNUC__}, @code{__GNUC_MINOR__} and
422 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} can be used to determine the version of the
423 compiler.  See @ref{Top,,Overview,cpp,The C Preprocessor} for details.
425 While CPP is the de-facto standard for preprocessing Fortran code,
426 Part 3 of the Fortran 95 standard (ISO/IEC 1539-3:1998) defines
427 Conditional Compilation, which is not widely used and not directly
428 supported by the GNU Fortran compiler.  You can use the program coco
429 to preprocess such files (@uref{http://www.daniellnagle.com/coco.html}).
432 @c ---------------------------------------------------------------------
433 @c GNU Fortran and G77
434 @c ---------------------------------------------------------------------
436 @node GNU Fortran and G77
437 @section GNU Fortran and G77
438 @cindex Fortran 77
439 @cindex @command{g77}
441 The GNU Fortran compiler is the successor to @command{g77}, the Fortran 
442 77 front end included in GCC prior to version 4.  It is an entirely new 
443 program that has been designed to provide Fortran 95 support and 
444 extensibility for future Fortran language standards, as well as providing 
445 backwards compatibility for Fortran 77 and nearly all of the GNU language 
446 extensions supported by @command{g77}.
449 @c ---------------------------------------------------------------------
450 @c Project Status
451 @c ---------------------------------------------------------------------
453 @node Project Status
454 @section Project Status
456 @quotation
457 As soon as @command{gfortran} can parse all of the statements correctly,
458 it will be in the ``larva'' state.
459 When we generate code, the ``puppa'' state.
460 When @command{gfortran} is done,
461 we'll see if it will be a beautiful butterfly,
462 or just a big bug....
464 --Andy Vaught, April 2000
465 @end quotation
467 The start of the GNU Fortran 95 project was announced on
468 the GCC homepage in March 18, 2000
469 (even though Andy had already been working on it for a while,
470 of course).
472 The GNU Fortran compiler is able to compile nearly all
473 standard-compliant Fortran 95, Fortran 90, and Fortran 77 programs,
474 including a number of standard and non-standard extensions, and can be
475 used on real-world programs.  In particular, the supported extensions
476 include OpenMP, Cray-style pointers, and several Fortran 2003 and Fortran
477 2008 features, including TR 15581.  However, it is still under
478 development and has a few remaining rough edges.
480 At present, the GNU Fortran compiler passes the
481 @uref{http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/fcvs21_f95.html, 
482 NIST Fortran 77 Test Suite}, and produces acceptable results on the
483 @uref{http://www.netlib.org/lapack/faq.html#1.21, LAPACK Test Suite}.
484 It also provides respectable performance on 
485 the @uref{http://www.polyhedron.com/fortran-compiler-comparisons/polyhedron-benchmark-suite,
486 Polyhedron Fortran
487 compiler benchmarks} and the
488 @uref{http://www.netlib.org/benchmark/livermore,
489 Livermore Fortran Kernels test}.  It has been used to compile a number of
490 large real-world programs, including
491 @uref{http://hirlam.org/, the HARMONIE and HIRLAM weather forecasting code} and
492 @uref{http://physical-chemistry.scb.uwa.edu.au/tonto/wiki/index.php/Main_Page,
493 the Tonto quantum chemistry package}; see
494 @url{https://gcc.gnu.org/@/wiki/@/GfortranApps} for an extended list.
496 Among other things, the GNU Fortran compiler is intended as a replacement
497 for G77.  At this point, nearly all programs that could be compiled with
498 G77 can be compiled with GNU Fortran, although there are a few minor known
499 regressions.
501 The primary work remaining to be done on GNU Fortran falls into three
502 categories: bug fixing (primarily regarding the treatment of invalid code
503 and providing useful error messages), improving the compiler optimizations
504 and the performance of compiled code, and extending the compiler to support
505 future standards---in particular, Fortran 2003 and Fortran 2008.
508 @c ---------------------------------------------------------------------
509 @c Standards
510 @c ---------------------------------------------------------------------
512 @node Standards
513 @section Standards
514 @cindex Standards
516 @menu
517 * Varying Length Character Strings::
518 @end menu
520 The GNU Fortran compiler implements
521 ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).  As such, it can also compile essentially all
522 standard-compliant Fortran 90 and Fortran 77 programs.   It also supports
523 the ISO/IEC TR-15581 enhancements to allocatable arrays.
525 GNU Fortran also have a partial support for ISO/IEC 1539-1:2004 (Fortran
526 2003), ISO/IEC 1539-1:2010 (Fortran 2008), the Technical Specification
527 @code{Further Interoperability of Fortran with C} (ISO/IEC TS 29113:2012).
528 Full support of those standards and future Fortran standards is planned.
529 The current status of the support is can be found in the
530 @ref{Fortran 2003 status}, @ref{Fortran 2008 status} and
531 @ref{TS 29113 status} sections of the documentation.
533 Additionally, the GNU Fortran compilers supports the OpenMP specification
534 (version 4.0, @url{http://openmp.org/@/wp/@/openmp-specifications/}).
536 @node Varying Length Character Strings
537 @subsection Varying Length Character Strings
538 @cindex Varying length character strings
539 @cindex Varying length strings
540 @cindex strings, varying length
542 The Fortran 95 standard specifies in Part 2 (ISO/IEC 1539-2:2000)
543 varying length character strings.  While GNU Fortran currently does not
544 support such strings directly, there exist two Fortran implementations
545 for them, which work with GNU Fortran.  They can be found at
546 @uref{http://www.fortran.com/@/iso_varying_string.f95} and at
547 @uref{ftp://ftp.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/ISO_VARYING_STRING/}.
549 Deferred-length character strings of Fortran 2003 supports part of
550 the features of @code{ISO_VARYING_STRING} and should be considered as
551 replacement. (Namely, allocatable or pointers of the type
552 @code{character(len=:)}.)
555 @c =====================================================================
556 @c PART I: INVOCATION REFERENCE
557 @c =====================================================================
559 @tex
560 \part{I}{Invoking GNU Fortran}
561 @end tex
563 @c ---------------------------------------------------------------------
564 @c Compiler Options
565 @c ---------------------------------------------------------------------
567 @include invoke.texi
570 @c ---------------------------------------------------------------------
571 @c Runtime
572 @c ---------------------------------------------------------------------
574 @node Runtime
575 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
576 @cindex environment variable
578 The behavior of the @command{gfortran} can be influenced by
579 environment variables.
581 Malformed environment variables are silently ignored.
583 @menu
584 * TMPDIR:: Directory for scratch files
585 * GFORTRAN_STDIN_UNIT:: Unit number for standard input
586 * GFORTRAN_STDOUT_UNIT:: Unit number for standard output
587 * GFORTRAN_STDERR_UNIT:: Unit number for standard error
588 * GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL:: Do not buffer I/O for all units.
589 * GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED:: Do not buffer I/O for preconnected units.
590 * GFORTRAN_SHOW_LOCUS::  Show location for runtime errors
591 * GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS:: Print leading + where permitted
592 * GFORTRAN_DEFAULT_RECL:: Default record length for new files
593 * GFORTRAN_LIST_SEPARATOR::  Separator for list output
594 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set endianness for unformatted I/O
595 * GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE:: Show backtrace on run-time errors
596 @end menu
598 @node TMPDIR
599 @section @env{TMPDIR}---Directory for scratch files
601 When opening a file with @code{STATUS='SCRATCH'}, GNU Fortran tries to
602 create the file in one of the potential directories by testing each
603 directory in the order below.
605 @enumerate
606 @item
607 The environment variable @env{TMPDIR}, if it exists.
609 @item
610 On the MinGW target, the directory returned by the @code{GetTempPath}
611 function. Alternatively, on the Cygwin target, the @env{TMP} and
612 @env{TEMP} environment variables, if they exist, in that order.
614 @item
615 The @code{P_tmpdir} macro if it is defined, otherwise the directory
616 @file{/tmp}.
617 @end enumerate
619 @node GFORTRAN_STDIN_UNIT
620 @section @env{GFORTRAN_STDIN_UNIT}---Unit number for standard input
622 This environment variable can be used to select the unit number
623 preconnected to standard input.  This must be a positive integer.
624 The default value is 5.
626 @node GFORTRAN_STDOUT_UNIT
627 @section @env{GFORTRAN_STDOUT_UNIT}---Unit number for standard output
629 This environment variable can be used to select the unit number
630 preconnected to standard output.  This must be a positive integer.
631 The default value is 6.
633 @node GFORTRAN_STDERR_UNIT
634 @section @env{GFORTRAN_STDERR_UNIT}---Unit number for standard error
636 This environment variable can be used to select the unit number
637 preconnected to standard error.  This must be a positive integer.
638 The default value is 0.
640 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL
641 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL}---Do not buffer I/O on all units
643 This environment variable controls whether all I/O is unbuffered.  If
644 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, all I/O is
645 unbuffered.  This will slow down small sequential reads and writes.  If
646 the first letter is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.
647 This is the default.
649 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED
650 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED}---Do not buffer I/O on preconnected units
652 The environment variable named @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} controls
653 whether I/O on a preconnected unit (i.e.@: STDOUT or STDERR) is unbuffered.  If 
654 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, I/O is unbuffered.  This
655 will slow down small sequential reads and writes.  If the first letter
656 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.  This is the default.
658 @node GFORTRAN_SHOW_LOCUS
659 @section @env{GFORTRAN_SHOW_LOCUS}---Show location for runtime errors
661 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, filename and
662 line numbers for runtime errors are printed.  If the first letter is
663 @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, do not print filename and line numbers
664 for runtime errors.  The default is to print the location.
666 @node GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS
667 @section @env{GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS}---Print leading + where permitted
669 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1},
670 a plus sign is printed
671 where permitted by the Fortran standard.  If the first letter
672 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, a plus sign is not printed
673 in most cases.  Default is not to print plus signs.
675 @node GFORTRAN_DEFAULT_RECL
676 @section @env{GFORTRAN_DEFAULT_RECL}---Default record length for new files
678 This environment variable specifies the default record length, in
679 bytes, for files which are opened without a @code{RECL} tag in the
680 @code{OPEN} statement.  This must be a positive integer.  The
681 default value is 1073741824 bytes (1 GB).
683 @node GFORTRAN_LIST_SEPARATOR
684 @section @env{GFORTRAN_LIST_SEPARATOR}---Separator for list output
686 This environment variable specifies the separator when writing
687 list-directed output.  It may contain any number of spaces and
688 at most one comma.  If you specify this on the command line,
689 be sure to quote spaces, as in
690 @smallexample
691 $ GFORTRAN_LIST_SEPARATOR='  ,  ' ./a.out
692 @end smallexample
693 when @command{a.out} is the compiled Fortran program that you want to run.
694 Default is a single space.
696 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
697 @section @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}---Set endianness for unformatted I/O
699 By setting the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable, it is possible
700 to change the representation of data for unformatted files.
701 The syntax for the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable is:
702 @smallexample
703 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception | exception ;
704 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
705 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
706 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
707 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
708 @end smallexample
709 The variable consists of an optional default mode, followed by
710 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
711 from the preceding default and each other.  Each exception consists
712 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
713 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
715 @itemize @w{}
716 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
717 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
718 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
719 for unformatted files.
720 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
721 @end itemize
722 A missing mode for an exception is taken to mean @code{BIG_ENDIAN}.
723 Examples of values for @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} are:
724 @itemize @w{}
725 @item @code{'big_endian'}  Do all unformatted I/O in big_endian mode.
726 @item @code{'little_endian;native:10-20,25'}  Do all unformatted I/O 
727 in little_endian mode, except for units 10 to 20 and 25, which are in
728 native format.
729 @item @code{'10-20'}  Units 10 to 20 are big-endian, the rest is native.
730 @end itemize
732 Setting the environment variables should be done on the command
733 line or via the @command{export}
734 command for @command{sh}-compatible shells and via @command{setenv}
735 for @command{csh}-compatible shells.
737 Example for @command{sh}:
738 @smallexample
739 $ gfortran foo.f90
740 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
741 @end smallexample
743 Example code for @command{csh}:
744 @smallexample
745 % gfortran foo.f90
746 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
747 % ./a.out
748 @end smallexample
750 Using anything but the native representation for unformatted data
751 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
752 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
753 portable.
755 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
756 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
757 setting a default data representation for the whole program.  The
758 @code{CONVERT} specifier overrides the @option{-fconvert} compile options.
760 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
761 environment variable will override the CONVERT specifier in the
762 open statement}.  This is to give control over data formats to
763 users who do not have the source code of their program available.
765 @node GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE
766 @section @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE}---Show backtrace on run-time errors
768 If the @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE} variable is set to @samp{y},
769 @samp{Y} or @samp{1} (only the first letter is relevant) then a
770 backtrace is printed when a serious run-time error occurs.  To disable
771 the backtracing, set the variable to @samp{n}, @samp{N}, @samp{0}.
772 Default is to print a backtrace unless the @option{-fno-backtrace}
773 compile option was used.
775 @c =====================================================================
776 @c PART II: LANGUAGE REFERENCE
777 @c =====================================================================
779 @tex
780 \part{II}{Language Reference}
781 @end tex
783 @c ---------------------------------------------------------------------
784 @c Fortran 2003 and 2008 Status
785 @c ---------------------------------------------------------------------
787 @node Fortran 2003 and 2008 status
788 @chapter Fortran 2003 and 2008 Status
790 @menu
791 * Fortran 2003 status::
792 * Fortran 2008 status::
793 * TS 29113 status::
794 @end menu
796 @node Fortran 2003 status
797 @section Fortran 2003 status
799 GNU Fortran supports several Fortran 2003 features; an incomplete
800 list can be found below.  See also the
801 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2003, wiki page} about Fortran 2003.
803 @itemize
804 @item Procedure pointers including procedure-pointer components with
805 @code{PASS} attribute.
807 @item Procedures which are bound to a derived type (type-bound procedures)
808 including @code{PASS}, @code{PROCEDURE} and @code{GENERIC}, and
809 operators bound to a type.
811 @item Abstract interfaces and type extension with the possibility to
812 override type-bound procedures or to have deferred binding.
814 @item Polymorphic entities (``@code{CLASS}'') for derived types and unlimited
815 polymorphism (``@code{CLASS(*)}'') -- including @code{SAME_TYPE_AS},
816 @code{EXTENDS_TYPE_OF} and @code{SELECT TYPE} for scalars and arrays and
817 finalization.
819 @item Generic interface names, which have the same name as derived types,
820 are now supported. This allows one to write constructor functions.  Note
821 that Fortran does not support static constructor functions.  For static
822 variables, only default initialization or structure-constructor
823 initialization are available.
825 @item The @code{ASSOCIATE} construct.
827 @item Interoperability with C including enumerations, 
829 @item In structure constructors the components with default values may be
830 omitted.
832 @item Extensions to the @code{ALLOCATE} statement, allowing for a
833 type-specification with type parameter and for allocation and initialization
834 from a @code{SOURCE=} expression; @code{ALLOCATE} and @code{DEALLOCATE}
835 optionally return an error message string via @code{ERRMSG=}.
837 @item Reallocation on assignment: If an intrinsic assignment is
838 used, an allocatable variable on the left-hand side is automatically allocated
839 (if unallocated) or reallocated (if the shape is different). Currently, scalar
840 deferred character length left-hand sides are correctly handled but arrays
841 are not yet fully implemented.
843 @item Deferred-length character variables and scalar deferred-length character
844 components of derived types are supported. (Note that array-valued compoents
845 are not yet implemented.)
847 @item Transferring of allocations via @code{MOVE_ALLOC}.
849 @item The @code{PRIVATE} and @code{PUBLIC} attributes may be given individually
850 to derived-type components.
852 @item In pointer assignments, the lower bound may be specified and
853 the remapping of elements is supported.
855 @item For pointers an @code{INTENT} may be specified which affect the
856 association status not the value of the pointer target.
858 @item Intrinsics @code{command_argument_count}, @code{get_command},
859 @code{get_command_argument}, and @code{get_environment_variable}.
861 @item Support for Unicode characters (ISO 10646) and UTF-8, including
862 the @code{SELECTED_CHAR_KIND} and @code{NEW_LINE} intrinsic functions.
864 @item Support for binary, octal and hexadecimal (BOZ) constants in the
865 intrinsic functions @code{INT}, @code{REAL}, @code{CMPLX} and @code{DBLE}.
867 @item Support for namelist variables with allocatable and pointer
868 attribute and nonconstant length type parameter.
870 @item
871 @cindex array, constructors
872 @cindex @code{[...]}
873 Array constructors using square brackets.  That is, @code{[...]} rather
874 than @code{(/.../)}.  Type-specification for array constructors like
875 @code{(/ some-type :: ... /)}.
877 @item Extensions to the specification and initialization expressions,
878 including the support for intrinsics with real and complex arguments.
880 @item Support for the asynchronous input/output syntax; however, the
881 data transfer is currently always synchronously performed. 
883 @item
884 @cindex @code{FLUSH} statement
885 @cindex statement, @code{FLUSH}
886 @code{FLUSH} statement.
888 @item
889 @cindex @code{IOMSG=} specifier
890 @code{IOMSG=} specifier for I/O statements.
892 @item
893 @cindex @code{ENUM} statement
894 @cindex @code{ENUMERATOR} statement
895 @cindex statement, @code{ENUM}
896 @cindex statement, @code{ENUMERATOR}
897 @opindex @code{fshort-enums}
898 Support for the declaration of enumeration constants via the
899 @code{ENUM} and @code{ENUMERATOR} statements.  Interoperability with
900 @command{gcc} is guaranteed also for the case where the
901 @command{-fshort-enums} command line option is given.
903 @item
904 @cindex TR 15581
905 TR 15581:
906 @itemize
907 @item
908 @cindex @code{ALLOCATABLE} dummy arguments
909 @code{ALLOCATABLE} dummy arguments.
910 @item
911 @cindex @code{ALLOCATABLE} function results
912 @code{ALLOCATABLE} function results
913 @item
914 @cindex @code{ALLOCATABLE} components of derived types
915 @code{ALLOCATABLE} components of derived types
916 @end itemize
918 @item
919 @cindex @code{STREAM} I/O
920 @cindex @code{ACCESS='STREAM'} I/O
921 The @code{OPEN} statement supports the @code{ACCESS='STREAM'} specifier,
922 allowing I/O without any record structure.
924 @item
925 Namelist input/output for internal files.
927 @item Minor I/O features: Rounding during formatted output, using of
928 a decimal comma instead of a decimal point, setting whether a plus sign
929 should appear for positive numbers. On systems where @code{strtod} honours
930 the rounding mode, the rounding mode is also supported for input.
932 @item
933 @cindex @code{PROTECTED} statement
934 @cindex statement, @code{PROTECTED}
935 The @code{PROTECTED} statement and attribute.
937 @item
938 @cindex @code{VALUE} statement
939 @cindex statement, @code{VALUE}
940 The @code{VALUE} statement and attribute.
942 @item
943 @cindex @code{VOLATILE} statement
944 @cindex statement, @code{VOLATILE}
945 The @code{VOLATILE} statement and attribute.
947 @item
948 @cindex @code{IMPORT} statement
949 @cindex statement, @code{IMPORT}
950 The @code{IMPORT} statement, allowing to import
951 host-associated derived types.
953 @item The intrinsic modules @code{ISO_FORTRAN_ENVIRONMENT} is supported,
954 which contains parameters of the I/O units, storage sizes. Additionally,
955 procedures for C interoperability are available in the @code{ISO_C_BINDING}
956 module.
958 @item
959 @cindex @code{USE, INTRINSIC} statement
960 @cindex statement, @code{USE, INTRINSIC}
961 @cindex @code{ISO_FORTRAN_ENV} statement
962 @cindex statement, @code{ISO_FORTRAN_ENV}
963 @code{USE} statement with @code{INTRINSIC} and @code{NON_INTRINSIC}
964 attribute; supported intrinsic modules: @code{ISO_FORTRAN_ENV},
965 @code{ISO_C_BINDING}, @code{OMP_LIB} and @code{OMP_LIB_KINDS}.
967 @item
968 Renaming of operators in the @code{USE} statement.
970 @end itemize
973 @node Fortran 2008 status
974 @section Fortran 2008 status
976 The latest version of the Fortran standard is ISO/IEC 1539-1:2010, informally
977 known as Fortran 2008.  The official version is available from International
978 Organization for Standardization (ISO) or its national member organizations.
979 The the final draft (FDIS) can be downloaded free of charge from
980 @url{http://www.nag.co.uk/@/sc22wg5/@/links.html}.  Fortran is developed by the
981 Working Group 5 of Sub-Committee 22 of the Joint Technical Committee 1 of the
982 International Organization for Standardization and the International
983 Electrotechnical Commission (IEC).  This group is known as
984 @uref{http://www.nag.co.uk/sc22wg5/, WG5}.
986 The GNU Fortran compiler supports several of the new features of Fortran 2008;
987 the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2008Status, wiki} has some information
988 about the current Fortran 2008 implementation status.  In particular, the
989 following is implemented.
991 @itemize
992 @item The @option{-std=f2008} option and support for the file extensions 
993 @file{.f08} and @file{.F08}.
995 @item The @code{OPEN} statement now supports the @code{NEWUNIT=} option,
996 which returns a unique file unit, thus preventing inadvertent use of the
997 same unit in different parts of the program.
999 @item The @code{g0} format descriptor and unlimited format items.
1001 @item The mathematical intrinsics @code{ASINH}, @code{ACOSH}, @code{ATANH},
1002 @code{ERF}, @code{ERFC}, @code{GAMMA}, @code{LOG_GAMMA}, @code{BESSEL_J0},
1003 @code{BESSEL_J1}, @code{BESSEL_JN}, @code{BESSEL_Y0}, @code{BESSEL_Y1},
1004 @code{BESSEL_YN}, @code{HYPOT}, @code{NORM2}, and @code{ERFC_SCALED}.
1006 @item Using complex arguments with @code{TAN}, @code{SINH}, @code{COSH},
1007 @code{TANH}, @code{ASIN}, @code{ACOS}, and @code{ATAN} is now possible;
1008 @code{ATAN}(@var{Y},@var{X}) is now an alias for @code{ATAN2}(@var{Y},@var{X}).
1010 @item Support of the @code{PARITY} intrinsic functions.
1012 @item The following bit intrinsics: @code{LEADZ} and @code{TRAILZ} for
1013 counting the number of leading and trailing zero bits, @code{POPCNT} and
1014 @code{POPPAR} for counting the number of one bits and returning the parity;
1015 @code{BGE}, @code{BGT}, @code{BLE}, and @code{BLT} for bitwise comparisons;
1016 @code{DSHIFTL} and @code{DSHIFTR} for combined left and right shifts,
1017 @code{MASKL} and @code{MASKR} for simple left and right justified masks,
1018 @code{MERGE_BITS} for a bitwise merge using a mask, @code{SHIFTA},
1019 @code{SHIFTL} and @code{SHIFTR} for shift operations, and the
1020 transformational bit intrinsics @code{IALL}, @code{IANY} and @code{IPARITY}.
1022 @item Support of the @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} intrinsic subroutine.
1024 @item Support for the @code{STORAGE_SIZE} intrinsic inquiry function.
1026 @item The @code{INT@{8,16,32@}} and @code{REAL@{32,64,128@}} kind type
1027 parameters and the array-valued named constants @code{INTEGER_KINDS},
1028 @code{LOGICAL_KINDS}, @code{REAL_KINDS} and @code{CHARACTER_KINDS} of
1029 the intrinsic module @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1031 @item The module procedures @code{C_SIZEOF} of the intrinsic module
1032 @code{ISO_C_BINDINGS} and @code{COMPILER_VERSION} and @code{COMPILER_OPTIONS}
1033 of @code{ISO_FORTRAN_ENV}.
1035 @item Coarray support for serial programs with @option{-fcoarray=single} flag
1036 and experimental support for multiple images with the @option{-fcoarray=lib}
1037 flag.
1039 @item The @code{DO CONCURRENT} construct is supported.
1041 @item The @code{BLOCK} construct is supported.
1043 @item The @code{STOP} and the new @code{ERROR STOP} statements now
1044 support all constant expressions. Both show the signals which were signaling
1045 at termination.
1047 @item Support for the @code{CONTIGUOUS} attribute.
1049 @item Support for @code{ALLOCATE} with @code{MOLD}.
1051 @item Support for the @code{IMPURE} attribute for procedures, which
1052 allows for @code{ELEMENTAL} procedures without the restrictions of
1053 @code{PURE}.
1055 @item Null pointers (including @code{NULL()}) and not-allocated variables
1056 can be used as actual argument to optional non-pointer, non-allocatable
1057 dummy arguments, denoting an absent argument.
1059 @item Non-pointer variables with @code{TARGET} attribute can be used as
1060 actual argument to @code{POINTER} dummies with @code{INTENT(IN)}.
1062 @item Pointers including procedure pointers and those in a derived
1063 type (pointer components) can now be initialized by a target instead
1064 of only by @code{NULL}.
1066 @item The @code{EXIT} statement (with construct-name) can be now be
1067 used to leave not only the @code{DO} but also the @code{ASSOCIATE},
1068 @code{BLOCK}, @code{IF}, @code{SELECT CASE} and @code{SELECT TYPE}
1069 constructs.
1071 @item Internal procedures can now be used as actual argument.
1073 @item Minor features: obsolesce diagnostics for @code{ENTRY} with
1074 @option{-std=f2008}; a line may start with a semicolon; for internal
1075 and module procedures @code{END} can be used instead of
1076 @code{END SUBROUTINE} and @code{END FUNCTION}; @code{SELECTED_REAL_KIND}
1077 now also takes a @code{RADIX} argument; intrinsic types are supported
1078 for @code{TYPE}(@var{intrinsic-type-spec}); multiple type-bound procedures
1079 can be declared in a single @code{PROCEDURE} statement; implied-shape
1080 arrays are supported for named constants (@code{PARAMETER}).
1081 @end itemize
1085 @node TS 29113 status
1086 @section Technical Specification 29113 Status
1088 GNU Fortran supports some of the new features of the Technical
1089 Specification (TS) 29113 on Further Interoperability of Fortran with C.
1090 The @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/TS29113Status, wiki} has some information
1091 about the current TS 29113 implementation status.  In particular, the
1092 following is implemented.
1094 See also @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
1096 @itemize
1097 @item The @option{-std=f2008ts} option.
1099 @item The @code{OPTIONAL} attribute is allowed for dummy arguments
1100 of @code{BIND(C) procedures.}
1102 @item The @code{RANK} intrinsic is supported.
1104 @item GNU Fortran's implementation for variables with @code{ASYNCHRONOUS}
1105 attribute is compatible with TS 29113.
1107 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}.
1109 @item Assumed-rank (@code{DIMENSION(..)}). However, the array descriptor
1110 of the TS is not yet supported.
1111 @end itemize
1115 @c ---------------------------------------------------------------------
1116 @c Compiler Characteristics
1117 @c ---------------------------------------------------------------------
1119 @node Compiler Characteristics
1120 @chapter Compiler Characteristics
1122 This chapter describes certain characteristics of the GNU Fortran
1123 compiler, that are not specified by the Fortran standard, but which
1124 might in some way or another become visible to the programmer.
1126 @menu
1127 * KIND Type Parameters::
1128 * Internal representation of LOGICAL variables::
1129 * Thread-safety of the runtime library::
1130 * Data consistency and durability::
1131 @end menu
1134 @node KIND Type Parameters
1135 @section KIND Type Parameters
1136 @cindex kind
1138 The @code{KIND} type parameters supported by GNU Fortran for the primitive
1139 data types are:
1141 @table @code
1143 @item INTEGER
1144 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1146 @item LOGICAL
1147 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
1149 @item REAL
1150 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1152 @item COMPLEX
1153 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
1155 @item DOUBLE PRECISION
1156 4, 8, 10*, 16*, default: 8***
1158 @item CHARACTER
1159 1, 4, default: 1
1161 @end table
1163 @noindent
1164 * not available on all systems @*
1165 ** unless @option{-fdefault-integer-8} is used @*
1166 *** unless @option{-fdefault-real-8} is used (see @ref{Fortran Dialect Options})
1168 @noindent
1169 The @code{KIND} value matches the storage size in bytes, except for
1170 @code{COMPLEX} where the storage size is twice as much (or both real and
1171 imaginary part are a real value of the given size).  It is recommended to use
1172 the @ref{SELECTED_CHAR_KIND}, @ref{SELECTED_INT_KIND} and
1173 @ref{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics or the @code{INT8}, @code{INT16},
1174 @code{INT32}, @code{INT64}, @code{REAL32}, @code{REAL64}, and @code{REAL128}
1175 parameters of the @code{ISO_FORTRAN_ENV} module instead of the concrete values.
1176 The available kind parameters can be found in the constant arrays
1177 @code{CHARACTER_KINDS}, @code{INTEGER_KINDS}, @code{LOGICAL_KINDS} and
1178 @code{REAL_KINDS} in the @ref{ISO_FORTRAN_ENV} module.  For C interoperability,
1179 the kind parameters of the @ref{ISO_C_BINDING} module should be used.
1182 @node Internal representation of LOGICAL variables
1183 @section Internal representation of LOGICAL variables
1184 @cindex logical, variable representation
1186 The Fortran standard does not specify how variables of @code{LOGICAL}
1187 type are represented, beyond requiring that @code{LOGICAL} variables
1188 of default kind have the same storage size as default @code{INTEGER}
1189 and @code{REAL} variables.  The GNU Fortran internal representation is
1190 as follows.
1192 A @code{LOGICAL(KIND=N)} variable is represented as an
1193 @code{INTEGER(KIND=N)} variable, however, with only two permissible
1194 values: @code{1} for @code{.TRUE.} and @code{0} for
1195 @code{.FALSE.}.  Any other integer value results in undefined behavior.
1197 See also @ref{Argument passing conventions} and @ref{Interoperability with C}.
1200 @node Thread-safety of the runtime library
1201 @section Thread-safety of the runtime library
1202 @cindex thread-safety, threads
1204 GNU Fortran can be used in programs with multiple threads, e.g.@: by
1205 using OpenMP, by calling OS thread handling functions via the
1206 @code{ISO_C_BINDING} facility, or by GNU Fortran compiled library code
1207 being called from a multi-threaded program.
1209 The GNU Fortran runtime library, (@code{libgfortran}), supports being
1210 called concurrently from multiple threads with the following
1211 exceptions. 
1213 During library initialization, the C @code{getenv} function is used,
1214 which need not be thread-safe.  Similarly, the @code{getenv}
1215 function is used to implement the @code{GET_ENVIRONMENT_VARIABLE} and
1216 @code{GETENV} intrinsics.  It is the responsibility of the user to
1217 ensure that the environment is not being updated concurrently when any
1218 of these actions are taking place.
1220 The @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} and @code{SYSTEM} intrinsics are
1221 implemented with the @code{system} function, which need not be
1222 thread-safe.  It is the responsibility of the user to ensure that
1223 @code{system} is not called concurrently.
1225 Finally, for platforms not supporting thread-safe POSIX functions,
1226 further functionality might not be thread-safe.  For details, please
1227 consult the documentation for your operating system.
1230 @node Data consistency and durability
1231 @section Data consistency and durability
1232 @cindex consistency, durability
1234 This section contains a brief overview of data and metadata
1235 consistency and durability issues when doing I/O.
1237 With respect to durability, GNU Fortran makes no effort to ensure that
1238 data is committed to stable storage. If this is required, the GNU
1239 Fortran programmer can use the intrinsic @code{FNUM} to retrieve the
1240 low level file descriptor corresponding to an open Fortran unit. Then,
1241 using e.g. the @code{ISO_C_BINDING} feature, one can call the
1242 underlying system call to flush dirty data to stable storage, such as
1243 @code{fsync} on POSIX, @code{_commit} on MingW, or @code{fcntl(fd,
1244 F_FULLSYNC, 0)} on Mac OS X. The following example shows how to call
1245 fsync:
1247 @smallexample
1248   ! Declare the interface for POSIX fsync function
1249   interface
1250     function fsync (fd) bind(c,name="fsync")
1251     use iso_c_binding, only: c_int
1252       integer(c_int), value :: fd
1253       integer(c_int) :: fsync
1254     end function fsync
1255   end interface
1257   ! Variable declaration
1258   integer :: ret
1260   ! Opening unit 10
1261   open (10,file="foo")
1263   ! ...
1264   ! Perform I/O on unit 10
1265   ! ...
1267   ! Flush and sync
1268   flush(10)
1269   ret = fsync(fnum(10))
1271   ! Handle possible error
1272   if (ret /= 0) stop "Error calling FSYNC"
1273 @end smallexample
1275 With respect to consistency, for regular files GNU Fortran uses
1276 buffered I/O in order to improve performance. This buffer is flushed
1277 automatically when full and in some other situations, e.g. when
1278 closing a unit. It can also be explicitly flushed with the
1279 @code{FLUSH} statement. Also, the buffering can be turned off with the
1280 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL} and
1281 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} environment variables. Special
1282 files, such as terminals and pipes, are always unbuffered. Sometimes,
1283 however, further things may need to be done in order to allow other
1284 processes to see data that GNU Fortran has written, as follows.
1286 The Windows platform supports a relaxed metadata consistency model,
1287 where file metadata is written to the directory lazily. This means
1288 that, for instance, the @code{dir} command can show a stale size for a
1289 file. One can force a directory metadata update by closing the unit,
1290 or by calling @code{_commit} on the file descriptor. Note, though,
1291 that @code{_commit} will force all dirty data to stable storage, which
1292 is often a very slow operation.
1294 The Network File System (NFS) implements a relaxed consistency model
1295 called open-to-close consistency. Closing a file forces dirty data and
1296 metadata to be flushed to the server, and opening a file forces the
1297 client to contact the server in order to revalidate cached
1298 data. @code{fsync} will also force a flush of dirty data and metadata
1299 to the server. Similar to @code{open} and @code{close}, acquiring and
1300 releasing @code{fcntl} file locks, if the server supports them, will
1301 also force cache validation and flushing dirty data and metadata.
1304 @c ---------------------------------------------------------------------
1305 @c Extensions
1306 @c ---------------------------------------------------------------------
1308 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
1309 @c whenever that is written :-)
1311 @node Extensions
1312 @chapter Extensions
1313 @cindex extensions
1315 The two sections below detail the extensions to standard Fortran that are
1316 implemented in GNU Fortran, as well as some of the popular or
1317 historically important extensions that are not (or not yet) implemented.
1318 For the latter case, we explain the alternatives available to GNU Fortran
1319 users, including replacement by standard-conforming code or GNU
1320 extensions.
1322 @menu
1323 * Extensions implemented in GNU Fortran::
1324 * Extensions not implemented in GNU Fortran::
1325 @end menu
1328 @node Extensions implemented in GNU Fortran
1329 @section Extensions implemented in GNU Fortran
1330 @cindex extensions, implemented
1332 GNU Fortran implements a number of extensions over standard
1333 Fortran.  This chapter contains information on their syntax and
1334 meaning.  There are currently two categories of GNU Fortran
1335 extensions, those that provide functionality beyond that provided
1336 by any standard, and those that are supported by GNU Fortran
1337 purely for backward compatibility with legacy compilers.  By default,
1338 @option{-std=gnu} allows the compiler to accept both types of
1339 extensions, but to warn about the use of the latter.  Specifying
1340 either @option{-std=f95}, @option{-std=f2003} or @option{-std=f2008}
1341 disables both types of extensions, and @option{-std=legacy} allows both
1342 without warning.
1344 @menu
1345 * Old-style kind specifications::
1346 * Old-style variable initialization::
1347 * Extensions to namelist::
1348 * X format descriptor without count field::
1349 * Commas in FORMAT specifications::
1350 * Missing period in FORMAT specifications::
1351 * I/O item lists::
1352 * @code{Q} exponent-letter::
1353 * BOZ literal constants::
1354 * Real array indices::
1355 * Unary operators::
1356 * Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values::
1357 * Hollerith constants support::
1358 * Cray pointers::
1359 * CONVERT specifier::
1360 * OpenMP::
1361 * Argument list functions::
1362 @end menu
1364 @node Old-style kind specifications
1365 @subsection Old-style kind specifications
1366 @cindex kind, old-style
1368 GNU Fortran allows old-style kind specifications in declarations.  These
1369 look like:
1370 @smallexample
1371       TYPESPEC*size x,y,z
1372 @end smallexample
1373 @noindent
1374 where @code{TYPESPEC} is a basic type (@code{INTEGER}, @code{REAL},
1375 etc.), and where @code{size} is a byte count corresponding to the
1376 storage size of a valid kind for that type.  (For @code{COMPLEX}
1377 variables, @code{size} is the total size of the real and imaginary
1378 parts.)  The statement then declares @code{x}, @code{y} and @code{z} to
1379 be of type @code{TYPESPEC} with the appropriate kind.  This is
1380 equivalent to the standard-conforming declaration
1381 @smallexample
1382       TYPESPEC(k) x,y,z
1383 @end smallexample
1384 @noindent
1385 where @code{k} is the kind parameter suitable for the intended precision.  As
1386 kind parameters are implementation-dependent, use the @code{KIND},
1387 @code{SELECTED_INT_KIND} and @code{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics to retrieve
1388 the correct value, for instance @code{REAL*8 x} can be replaced by:
1389 @smallexample
1390 INTEGER, PARAMETER :: dbl = KIND(1.0d0)
1391 REAL(KIND=dbl) :: x
1392 @end smallexample
1394 @node Old-style variable initialization
1395 @subsection Old-style variable initialization
1397 GNU Fortran allows old-style initialization of variables of the
1398 form:
1399 @smallexample
1400       INTEGER i/1/,j/2/
1401       REAL x(2,2) /3*0.,1./
1402 @end smallexample
1403 The syntax for the initializers is as for the @code{DATA} statement, but
1404 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
1405 variable immediately preceding the initialization.  In other words,
1406 something like @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.  This style of
1407 initialization is only allowed in declarations without double colons
1408 (@code{::}); the double colons were introduced in Fortran 90, which also
1409 introduced a standard syntax for initializing variables in type
1410 declarations.
1412 Examples of standard-conforming code equivalent to the above example
1413 are:
1414 @smallexample
1415 ! Fortran 90
1416       INTEGER :: i = 1, j = 2
1417       REAL :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
1418 ! Fortran 77
1419       INTEGER i, j
1420       REAL x(2,2)
1421       DATA i/1/, j/2/, x/3*0.,1./
1422 @end smallexample
1424 Note that variables which are explicitly initialized in declarations
1425 or in @code{DATA} statements automatically acquire the @code{SAVE}
1426 attribute.
1428 @node Extensions to namelist
1429 @subsection Extensions to namelist
1430 @cindex Namelist
1432 GNU Fortran fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
1433 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
1434 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
1435 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
1436 namelist name.  Two extensions are permitted:
1438 Old-style use of @samp{$} instead of @samp{&}
1439 @smallexample
1440 $MYNML
1441  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
1442  CH(1:4) = "abcd"
1443 $END
1444 @end smallexample
1446 It should be noted that the default terminator is @samp{/} rather than
1447 @samp{&END}.
1449 Querying of the namelist when inputting from stdin.  After at least
1450 one space, entering @samp{?} sends to stdout the namelist name and the names of
1451 the variables in the namelist:
1452 @smallexample
1455 &mynml
1457  x%y
1458  ch
1459 &end
1460 @end smallexample
1462 Entering @samp{=?} outputs the namelist to stdout, as if
1463 @code{WRITE(*,NML = mynml)} had been called:
1464 @smallexample
1467 &MYNML
1468  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
1469  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
1470  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
1471  CH=abcd,  /
1472 @end smallexample
1474 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
1475 messages to stderr and execution continues, even if @code{IOSTAT} is set.
1477 @code{PRINT} namelist is permitted.  This causes an error if
1478 @option{-std=f95} is used.
1479 @smallexample
1480 PROGRAM test_print
1481   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
1482   NAMELIST /mynml/ x
1483   PRINT mynml
1484 END PROGRAM test_print
1485 @end smallexample
1487 Expanded namelist reads are permitted.  This causes an error if 
1488 @option{-std=f95} is used.  In the following example, the first element
1489 of the array will be given the value 0.00 and the two succeeding
1490 elements will be given the values 1.00 and 2.00.
1491 @smallexample
1492 &MYNML
1493   X(1,1) = 0.00 , 1.00 , 2.00
1495 @end smallexample
1497 When writing a namelist, if no @code{DELIM=} is specified, by default a
1498 double quote is used to delimit character strings. If -std=F95, F2003,
1499 or F2008, etc, the delim status is set to 'none'.  Defaulting to
1500 quotes ensures that namelists with character strings can be subsequently
1501 read back in accurately.
1503 @node X format descriptor without count field
1504 @subsection @code{X} format descriptor without count field
1506 To support legacy codes, GNU Fortran permits the count field of the
1507 @code{X} edit descriptor in @code{FORMAT} statements to be omitted.
1508 When omitted, the count is implicitly assumed to be one.
1510 @smallexample
1511        PRINT 10, 2, 3
1512 10     FORMAT (I1, X, I1)
1513 @end smallexample
1515 @node Commas in FORMAT specifications
1516 @subsection Commas in @code{FORMAT} specifications
1518 To support legacy codes, GNU Fortran allows the comma separator
1519 to be omitted immediately before and after character string edit
1520 descriptors in @code{FORMAT} statements.
1522 @smallexample
1523        PRINT 10, 2, 3
1524 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
1525 @end smallexample
1528 @node Missing period in FORMAT specifications
1529 @subsection Missing period in @code{FORMAT} specifications
1531 To support legacy codes, GNU Fortran allows missing periods in format
1532 specifications if and only if @option{-std=legacy} is given on the
1533 command line.  This is considered non-conforming code and is
1534 discouraged.
1536 @smallexample
1537        REAL :: value
1538        READ(*,10) value
1539 10     FORMAT ('F4')
1540 @end smallexample
1542 @node I/O item lists
1543 @subsection I/O item lists
1544 @cindex I/O item lists
1546 To support legacy codes, GNU Fortran allows the input item list
1547 of the @code{READ} statement, and the output item lists of the
1548 @code{WRITE} and @code{PRINT} statements, to start with a comma.
1550 @node @code{Q} exponent-letter
1551 @subsection @code{Q} exponent-letter
1552 @cindex @code{Q} exponent-letter
1554 GNU Fortran accepts real literal constants with an exponent-letter
1555 of @code{Q}, for example, @code{1.23Q45}.  The constant is interpreted
1556 as a @code{REAL(16)} entity on targets that support this type.  If
1557 the target does not support @code{REAL(16)} but has a @code{REAL(10)}
1558 type, then the real-literal-constant will be interpreted as a
1559 @code{REAL(10)} entity.  In the absence of @code{REAL(16)} and
1560 @code{REAL(10)}, an error will occur.
1562 @node BOZ literal constants
1563 @subsection BOZ literal constants
1564 @cindex BOZ literal constants
1566 Besides decimal constants, Fortran also supports binary (@code{b}),
1567 octal (@code{o}) and hexadecimal (@code{z}) integer constants.  The
1568 syntax is: @samp{prefix quote digits quote}, were the prefix is
1569 either @code{b}, @code{o} or @code{z}, quote is either @code{'} or
1570 @code{"} and the digits are for binary @code{0} or @code{1}, for
1571 octal between @code{0} and @code{7}, and for hexadecimal between
1572 @code{0} and @code{F}.  (Example: @code{b'01011101'}.)
1574 Up to Fortran 95, BOZ literals were only allowed to initialize
1575 integer variables in DATA statements.  Since Fortran 2003 BOZ literals
1576 are also allowed as argument of @code{REAL}, @code{DBLE}, @code{INT}
1577 and @code{CMPLX}; the result is the same as if the integer BOZ
1578 literal had been converted by @code{TRANSFER} to, respectively,
1579 @code{real}, @code{double precision}, @code{integer} or @code{complex}.
1580 As GNU Fortran extension the intrinsic procedures @code{FLOAT},
1581 @code{DFLOAT}, @code{COMPLEX} and @code{DCMPLX} are treated alike.
1583 As an extension, GNU Fortran allows hexadecimal BOZ literal constants to
1584 be specified using the @code{X} prefix, in addition to the standard
1585 @code{Z} prefix.  The BOZ literal can also be specified by adding a
1586 suffix to the string, for example, @code{Z'ABC'} and @code{'ABC'Z} are
1587 equivalent.
1589 Furthermore, GNU Fortran allows using BOZ literal constants outside
1590 DATA statements and the four intrinsic functions allowed by Fortran 2003.
1591 In DATA statements, in direct assignments, where the right-hand side
1592 only contains a BOZ literal constant, and for old-style initializers of
1593 the form @code{integer i /o'0173'/}, the constant is transferred
1594 as if @code{TRANSFER} had been used; for @code{COMPLEX} numbers, only
1595 the real part is initialized unless @code{CMPLX} is used.  In all other
1596 cases, the BOZ literal constant is converted to an @code{INTEGER} value with
1597 the largest decimal representation.  This value is then converted
1598 numerically to the type and kind of the variable in question.
1599 (For instance, @code{real :: r = b'0000001' + 1} initializes @code{r}
1600 with @code{2.0}.) As different compilers implement the extension
1601 differently, one should be careful when doing bitwise initialization
1602 of non-integer variables.
1604 Note that initializing an @code{INTEGER} variable with a statement such
1605 as @code{DATA i/Z'FFFFFFFF'/} will give an integer overflow error rather
1606 than the desired result of @math{-1} when @code{i} is a 32-bit integer
1607 on a system that supports 64-bit integers.  The @samp{-fno-range-check}
1608 option can be used as a workaround for legacy code that initializes
1609 integers in this manner.
1611 @node Real array indices
1612 @subsection Real array indices
1613 @cindex array, indices of type real
1615 As an extension, GNU Fortran allows the use of @code{REAL} expressions
1616 or variables as array indices.
1618 @node Unary operators
1619 @subsection Unary operators
1620 @cindex operators, unary
1622 As an extension, GNU Fortran allows unary plus and unary minus operators
1623 to appear as the second operand of binary arithmetic operators without
1624 the need for parenthesis.
1626 @smallexample
1627        X = Y * -Z
1628 @end smallexample
1630 @node Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values
1631 @subsection Implicitly convert @code{LOGICAL} and @code{INTEGER} values
1632 @cindex conversion, to integer
1633 @cindex conversion, to logical
1635 As an extension for backwards compatibility with other compilers, GNU
1636 Fortran allows the implicit conversion of @code{LOGICAL} values to
1637 @code{INTEGER} values and vice versa.  When converting from a
1638 @code{LOGICAL} to an @code{INTEGER}, @code{.FALSE.} is interpreted as
1639 zero, and @code{.TRUE.} is interpreted as one.  When converting from
1640 @code{INTEGER} to @code{LOGICAL}, the value zero is interpreted as
1641 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
1643 @smallexample
1644         LOGICAL :: l
1645         l = 1
1646 @end smallexample
1647 @smallexample
1648         INTEGER :: i
1649         i = .TRUE.
1650 @end smallexample
1652 However, there is no implicit conversion of @code{INTEGER} values in
1653 @code{if}-statements, nor of @code{LOGICAL} or @code{INTEGER} values
1654 in I/O operations.
1656 @node Hollerith constants support
1657 @subsection Hollerith constants support
1658 @cindex Hollerith constants
1660 GNU Fortran supports Hollerith constants in assignments, function
1661 arguments, and @code{DATA} and @code{ASSIGN} statements.  A Hollerith
1662 constant is written as a string of characters preceded by an integer
1663 constant indicating the character count, and the letter @code{H} or
1664 @code{h}, and stored in bytewise fashion in a numeric (@code{INTEGER},
1665 @code{REAL}, or @code{complex}) or @code{LOGICAL} variable.  The
1666 constant will be padded or truncated to fit the size of the variable in
1667 which it is stored.
1669 Examples of valid uses of Hollerith constants:
1670 @smallexample
1671       complex*16 x(2)
1672       data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
1673       x(1) = 16HABCDEFGHIJKLMNOP
1674       call foo (4h abc)
1675 @end smallexample
1677 Invalid Hollerith constants examples:
1678 @smallexample
1679       integer*4 a
1680       a = 8H12345678 ! Valid, but the Hollerith constant will be truncated.
1681       a = 0H         ! At least one character is needed.
1682 @end smallexample
1684 In general, Hollerith constants were used to provide a rudimentary
1685 facility for handling character strings in early Fortran compilers,
1686 prior to the introduction of @code{CHARACTER} variables in Fortran 77;
1687 in those cases, the standard-compliant equivalent is to convert the
1688 program to use proper character strings.  On occasion, there may be a
1689 case where the intent is specifically to initialize a numeric variable
1690 with a given byte sequence.  In these cases, the same result can be
1691 obtained by using the @code{TRANSFER} statement, as in this example.
1692 @smallexample
1693       INTEGER(KIND=4) :: a
1694       a = TRANSFER ("abcd", a)     ! equivalent to: a = 4Habcd
1695 @end smallexample
1698 @node Cray pointers
1699 @subsection Cray pointers
1700 @cindex pointer, Cray
1702 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
1703 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
1704 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
1705 "pointee" that is used to dereference the pointer.
1707 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
1708 @smallexample
1709         pointer ( <pointer> , <pointee> )
1710 @end smallexample
1712 @smallexample
1713         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
1714 @end smallexample
1715 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
1716 The pointee may be an array or scalar.  A pointee can be an assumed
1717 size array---that is, the last dimension may be left unspecified by
1718 using a @code{*} in place of a value---but a pointee cannot be an
1719 assumed shape array.  No space is allocated for the pointee.
1721 The pointee may have its type declared before or after the pointer
1722 statement, and its array specification (if any) may be declared
1723 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
1724 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
1725 machines have default integer sizes that are different than the size
1726 of a pointer, and so the following code is not portable:
1727 @smallexample
1728         integer ipt
1729         pointer (ipt, iarr)
1730 @end smallexample
1731 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
1732 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
1733 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
1734 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
1735 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
1736 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
1737 pointer.
1739 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
1740 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
1741 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
1742 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
1743 @smallexample
1744         real target(10)
1745         real pointee(10)
1746         pointer (ipt, pointee)
1747         ipt = loc (target)
1748         ipt = ipt + 1       
1749 @end smallexample
1750 The last statement does not set @code{ipt} to the address of
1751 @code{target(1)}, as it would in C pointer arithmetic.  Adding @code{1}
1752 to @code{ipt} just adds one byte to the address stored in @code{ipt}.
1754 Any expression involving the pointee will be translated to use the
1755 value stored in the pointer as the base address.
1757 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
1758 function @code{LOC()}.  The @code{LOC()} function is equivalent to the
1759 @code{&} operator in C, except the address is cast to an integer type:
1760 @smallexample
1761         real ar(10)
1762         pointer(ipt, arpte(10))
1763         real arpte
1764         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
1765         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
1766 @end smallexample
1767 The pointer can also be set by a call to the @code{MALLOC} intrinsic
1768 (see @ref{MALLOC}).
1770 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
1771 example:
1772 @smallexample
1773         integer target(10)
1774         integer iarr(10)
1775         pointer (ipt, iarr)
1776         ipt = loc(target)
1777 @end smallexample
1778 As long as @code{ipt} remains unchanged, @code{iarr} is now an alias for
1779 @code{target}.  The optimizer, however, will not detect this aliasing, so
1780 it is unsafe to use @code{iarr} and @code{target} simultaneously.  Using
1781 a pointee in any way that violates the Fortran aliasing rules or
1782 assumptions is illegal.  It is the user's responsibility to avoid doing
1783 this; the compiler works under the assumption that no such aliasing
1784 occurs.
1786 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e., when
1787 they are used to access a dynamically allocated block of memory), and
1788 also in any routine where a pointee is used, but any variable with which
1789 it shares storage is not used.  Code that violates these rules may not
1790 run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer; any code
1791 that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this is not
1792 unique to GNU Fortran; any Fortran compiler that supports Cray pointers
1793 will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
1795 There are a number of restrictions on the attributes that can be applied
1796 to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
1797 @code{ALLOCATABLE}, @code{INTENT}, @code{OPTIONAL}, @code{DUMMY},
1798 @code{TARGET}, @code{INTRINSIC}, or @code{POINTER} attributes.  Pointers
1799 may not have the @code{DIMENSION}, @code{POINTER}, @code{TARGET},
1800 @code{ALLOCATABLE}, @code{EXTERNAL}, or @code{INTRINSIC} attributes, nor
1801 may they be function results.  Pointees may not occur in more than one
1802 pointer statement.  A pointee cannot be a pointer.  Pointees cannot occur
1803 in equivalence, common, or data statements.
1805 A Cray pointer may also point to a function or a subroutine.  For
1806 example, the following excerpt is valid:
1807 @smallexample
1808   implicit none
1809   external sub
1810   pointer (subptr,subpte)
1811   external subpte
1812   subptr = loc(sub)
1813   call subpte()
1814   [...]
1815   subroutine sub
1816   [...]
1817   end subroutine sub
1818 @end smallexample
1820 A pointer may be modified during the course of a program, and this
1821 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1822 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1823 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1824 will not change the base address of the array that was passed.
1826 @node CONVERT specifier
1827 @subsection @code{CONVERT} specifier
1828 @cindex @code{CONVERT} specifier
1830 GNU Fortran allows the conversion of unformatted data between little-
1831 and big-endian representation to facilitate moving of data
1832 between different systems.  The conversion can be indicated with
1833 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1834 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1835 the data format via an environment variable.
1837 Valid values for @code{CONVERT} are:
1838 @itemize @w{}
1839 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1840 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1841 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1842 for unformatted files.
1843 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1844 unformatted files.
1845 @end itemize
1847 Using the option could look like this:
1848 @smallexample
1849   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1850        convert='big_endian')
1851 @end smallexample
1853 The value of the conversion can be queried by using
1854 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1855 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1857 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1858 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1859 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1860 ``extended double'' types on different architectures such as
1861 m68k and x86_64, which GNU Fortran
1862 supports as @code{REAL(KIND=10)} and @code{REAL(KIND=16)}, will
1863 probably not work.
1865 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1866 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1867 open statement}.  This is to give control over data formats to
1868 users who do not have the source code of their program available.
1870 Using anything but the native representation for unformatted data
1871 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1872 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1873 portable.
1875 @node OpenMP
1876 @subsection OpenMP
1877 @cindex OpenMP
1879 OpenMP (Open Multi-Processing) is an application programming
1880 interface (API) that supports multi-platform shared memory 
1881 multiprocessing programming in C/C++ and Fortran on many 
1882 architectures, including Unix and Microsoft Windows platforms.
1883 It consists of a set of compiler directives, library routines,
1884 and environment variables that influence run-time behavior.
1886 GNU Fortran strives to be compatible to the 
1887 @uref{http://openmp.org/wp/openmp-specifications/,
1888 OpenMP Application Program Interface v4.0}.
1890 To enable the processing of the OpenMP directive @code{!$omp} in
1891 free-form source code; the @code{c$omp}, @code{*$omp} and @code{!$omp}
1892 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation sentinels
1893 in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$} sentinels
1894 in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with the
1895 @option{-fopenmp}.  This also arranges for automatic linking of the
1896 GNU OpenMP runtime library @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU OpenMP
1897 runtime library}.
1899 The OpenMP Fortran runtime library routines are provided both in a
1900 form of a Fortran 90 module named @code{omp_lib} and in a form of
1901 a Fortran @code{include} file named @file{omp_lib.h}.
1903 An example of a parallelized loop taken from Appendix A.1 of
1904 the OpenMP Application Program Interface v2.5:
1905 @smallexample
1906 SUBROUTINE A1(N, A, B)
1907   INTEGER I, N
1908   REAL B(N), A(N)
1909 !$OMP PARALLEL DO !I is private by default
1910   DO I=2,N
1911     B(I) = (A(I) + A(I-1)) / 2.0
1912   ENDDO
1913 !$OMP END PARALLEL DO
1914 END SUBROUTINE A1
1915 @end smallexample
1917 Please note:
1918 @itemize
1919 @item
1920 @option{-fopenmp} implies @option{-frecursive}, i.e., all local arrays
1921 will be allocated on the stack.  When porting existing code to OpenMP,
1922 this may lead to surprising results, especially to segmentation faults
1923 if the stacksize is limited.
1925 @item
1926 On glibc-based systems, OpenMP enabled applications cannot be statically
1927 linked due to limitations of the underlying pthreads-implementation.  It
1928 might be possible to get a working solution if 
1929 @command{-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive} is added
1930 to the command line.  However, this is not supported by @command{gcc} and
1931 thus not recommended.
1932 @end itemize
1934 @node Argument list functions
1935 @subsection Argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} and @code{%LOC}
1936 @cindex argument list functions
1937 @cindex @code{%VAL}
1938 @cindex @code{%REF}
1939 @cindex @code{%LOC}
1941 GNU Fortran supports argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} 
1942 and @code{%LOC} statements, for backward compatibility with g77. 
1943 It is recommended that these should be used only for code that is 
1944 accessing facilities outside of GNU Fortran, such as operating system 
1945 or windowing facilities.  It is best to constrain such uses to isolated 
1946 portions of a program--portions that deal specifically and exclusively 
1947 with low-level, system-dependent facilities.  Such portions might well 
1948 provide a portable interface for use by the program as a whole, but are 
1949 themselves not portable, and should be thoroughly tested each time they 
1950 are rebuilt using a new compiler or version of a compiler.
1952 @code{%VAL} passes a scalar argument by value, @code{%REF} passes it by 
1953 reference and @code{%LOC} passes its memory location.  Since gfortran 
1954 already passes scalar arguments by reference, @code{%REF} is in effect 
1955 a do-nothing.  @code{%LOC} has the same effect as a Fortran pointer.
1957 An example of passing an argument by value to a C subroutine foo.:
1958 @smallexample
1960 C prototype      void foo_ (float x);
1962       external foo
1963       real*4 x
1964       x = 3.14159
1965       call foo (%VAL (x))
1966       end
1967 @end smallexample
1969 For details refer to the g77 manual
1970 @uref{https://gcc.gnu.org/@/onlinedocs/@/gcc-3.4.6/@/g77/@/index.html#Top}.
1972 Also, @code{c_by_val.f} and its partner @code{c_by_val.c} of the
1973 GNU Fortran testsuite are worth a look.
1976 @node Extensions not implemented in GNU Fortran
1977 @section Extensions not implemented in GNU Fortran
1978 @cindex extensions, not implemented
1980 The long history of the Fortran language, its wide use and broad
1981 userbase, the large number of different compiler vendors and the lack of
1982 some features crucial to users in the first standards have lead to the
1983 existence of a number of important extensions to the language.  While
1984 some of the most useful or popular extensions are supported by the GNU
1985 Fortran compiler, not all existing extensions are supported.  This section
1986 aims at listing these extensions and offering advice on how best make
1987 code that uses them running with the GNU Fortran compiler.
1989 @c More can be found here:
1990 @c   -- https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.6/g77/Missing-Features.html
1991 @c   -- the list of Fortran and libgfortran bugs closed as WONTFIX:
1992 @c      http://tinyurl.com/2u4h5y
1994 @menu
1995 * STRUCTURE and RECORD::
1996 @c * UNION and MAP::
1997 * ENCODE and DECODE statements::
1998 * Variable FORMAT expressions::
1999 @c * Q edit descriptor::
2000 @c * AUTOMATIC statement::
2001 @c * TYPE and ACCEPT I/O Statements::
2002 @c * .XOR. operator::
2003 @c * CARRIAGECONTROL, DEFAULTFILE, DISPOSE and RECORDTYPE I/O specifiers::
2004 @c * Omitted arguments in procedure call::
2005 * Alternate complex function syntax::
2006 * Volatile COMMON blocks::
2007 @end menu
2010 @node STRUCTURE and RECORD
2011 @subsection @code{STRUCTURE} and @code{RECORD}
2012 @cindex @code{STRUCTURE}
2013 @cindex @code{RECORD}
2015 Record structures are a pre-Fortran-90 vendor extension to create
2016 user-defined aggregate data types.  GNU Fortran does not support
2017 record structures, only Fortran 90's ``derived types'', which have
2018 a different syntax.
2020 In many cases, record structures can easily be converted to derived types.
2021 To convert, replace @code{STRUCTURE /}@var{structure-name}@code{/}
2022 by @code{TYPE} @var{type-name}.  Additionally, replace
2023 @code{RECORD /}@var{structure-name}@code{/} by
2024 @code{TYPE(}@var{type-name}@code{)}. Finally, in the component access,
2025 replace the period (@code{.}) by the percent sign (@code{%}).
2027 Here is an example of code using the non portable record structure syntax:
2029 @example
2030 ! Declaring a structure named ``item'' and containing three fields:
2031 ! an integer ID, an description string and a floating-point price.
2032 STRUCTURE /item/
2033   INTEGER id
2034   CHARACTER(LEN=200) description
2035   REAL price
2036 END STRUCTURE
2038 ! Define two variables, an single record of type ``item''
2039 ! named ``pear'', and an array of items named ``store_catalog''
2040 RECORD /item/ pear, store_catalog(100)
2042 ! We can directly access the fields of both variables
2043 pear.id = 92316
2044 pear.description = "juicy D'Anjou pear"
2045 pear.price = 0.15
2046 store_catalog(7).id = 7831
2047 store_catalog(7).description = "milk bottle"
2048 store_catalog(7).price = 1.2
2050 ! We can also manipulate the whole structure
2051 store_catalog(12) = pear
2052 print *, store_catalog(12)
2053 @end example
2055 @noindent
2056 This code can easily be rewritten in the Fortran 90 syntax as following:
2058 @example
2059 ! ``STRUCTURE /name/ ... END STRUCTURE'' becomes
2060 ! ``TYPE name ... END TYPE''
2061 TYPE item
2062   INTEGER id
2063   CHARACTER(LEN=200) description
2064   REAL price
2065 END TYPE
2067 ! ``RECORD /name/ variable'' becomes ``TYPE(name) variable''
2068 TYPE(item) pear, store_catalog(100)
2070 ! Instead of using a dot (.) to access fields of a record, the
2071 ! standard syntax uses a percent sign (%)
2072 pear%id = 92316
2073 pear%description = "juicy D'Anjou pear"
2074 pear%price = 0.15
2075 store_catalog(7)%id = 7831
2076 store_catalog(7)%description = "milk bottle"
2077 store_catalog(7)%price = 1.2
2079 ! Assignments of a whole variable do not change
2080 store_catalog(12) = pear
2081 print *, store_catalog(12)
2082 @end example
2085 @c @node UNION and MAP
2086 @c @subsection @code{UNION} and @code{MAP}
2087 @c @cindex @code{UNION}
2088 @c @cindex @code{MAP}
2090 @c For help writing this one, see
2091 @c http://www.eng.umd.edu/~nsw/ench250/fortran1.htm#UNION and
2092 @c http://www.tacc.utexas.edu/services/userguides/pgi/pgiws_ug/pgi32u06.htm
2095 @node ENCODE and DECODE statements
2096 @subsection @code{ENCODE} and @code{DECODE} statements
2097 @cindex @code{ENCODE}
2098 @cindex @code{DECODE}
2100 GNU Fortran does not support the @code{ENCODE} and @code{DECODE}
2101 statements.  These statements are best replaced by @code{READ} and
2102 @code{WRITE} statements involving internal files (@code{CHARACTER}
2103 variables and arrays), which have been part of the Fortran standard since
2104 Fortran 77.  For example, replace a code fragment like
2106 @smallexample
2107       INTEGER*1 LINE(80)
2108       REAL A, B, C
2109 c     ... Code that sets LINE
2110       DECODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2111  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2112 @end smallexample
2114 @noindent
2115 with the following:
2117 @smallexample
2118       CHARACTER(LEN=80) LINE
2119       REAL A, B, C
2120 c     ... Code that sets LINE
2121       READ (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2122  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2123 @end smallexample
2125 Similarly, replace a code fragment like
2127 @smallexample
2128       INTEGER*1 LINE(80)
2129       REAL A, B, C
2130 c     ... Code that sets A, B and C
2131       ENCODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2132  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2133 @end smallexample
2135 @noindent
2136 with the following:
2138 @smallexample
2139       CHARACTER(LEN=80) LINE
2140       REAL A, B, C
2141 c     ... Code that sets A, B and C
2142       WRITE (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2143  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2144 @end smallexample
2147 @node Variable FORMAT expressions
2148 @subsection Variable @code{FORMAT} expressions
2149 @cindex @code{FORMAT}
2151 A variable @code{FORMAT} expression is format statement which includes
2152 angle brackets enclosing a Fortran expression: @code{FORMAT(I<N>)}.  GNU
2153 Fortran does not support this legacy extension.  The effect of variable
2154 format expressions can be reproduced by using the more powerful (and
2155 standard) combination of internal output and string formats.  For example,
2156 replace a code fragment like this:
2158 @smallexample
2159       WRITE(6,20) INT1
2160  20   FORMAT(I<N+1>)
2161 @end smallexample
2163 @noindent
2164 with the following:
2166 @smallexample
2167 c     Variable declaration
2168       CHARACTER(LEN=20) FMT
2169 c     
2170 c     Other code here...
2172       WRITE(FMT,'("(I", I0, ")")') N+1
2173       WRITE(6,FMT) INT1
2174 @end smallexample
2176 @noindent
2177 or with:
2179 @smallexample
2180 c     Variable declaration
2181       CHARACTER(LEN=20) FMT
2182 c     
2183 c     Other code here...
2185       WRITE(FMT,*) N+1
2186       WRITE(6,"(I" // ADJUSTL(FMT) // ")") INT1
2187 @end smallexample
2190 @node Alternate complex function syntax
2191 @subsection Alternate complex function syntax
2192 @cindex Complex function
2194 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2195 complex functions with the syntax @code{COMPLEX FUNCTION name*16()}, as
2196 well as @code{COMPLEX*16 FUNCTION name()}.  Both are non-standard, legacy
2197 extensions.  @command{gfortran} accepts the latter form, which is more
2198 common, but not the former.
2201 @node Volatile COMMON blocks
2202 @subsection Volatile @code{COMMON} blocks
2203 @cindex @code{VOLATILE}
2204 @cindex @code{COMMON}
2206 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2207 @code{COMMON} with the @code{VOLATILE} attribute. This is
2208 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2209 @command{gfortran}.  Note that @command{gfortran} accepts
2210 @code{VOLATILE} variables in @code{COMMON} blocks since revision 4.3.
2214 @c ---------------------------------------------------------------------
2215 @c Mixed-Language Programming
2216 @c ---------------------------------------------------------------------
2218 @node Mixed-Language Programming
2219 @chapter Mixed-Language Programming
2220 @cindex Interoperability
2221 @cindex Mixed-language programming
2223 @menu
2224 * Interoperability with C::
2225 * GNU Fortran Compiler Directives::
2226 * Non-Fortran Main Program::
2227 * Naming and argument-passing conventions::
2228 @end menu
2230 This chapter is about mixed-language interoperability, but also applies
2231 if one links Fortran code compiled by different compilers.  In most cases,
2232 use of the C Binding features of the Fortran 2003 standard is sufficient,
2233 and their use is highly recommended.
2236 @node Interoperability with C
2237 @section Interoperability with C
2239 @menu
2240 * Intrinsic Types::
2241 * Derived Types and struct::
2242 * Interoperable Global Variables::
2243 * Interoperable Subroutines and Functions::
2244 * Working with Pointers::
2245 * Further Interoperability of Fortran with C::
2246 @end menu
2248 Since Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004(E)) there is a
2249 standardized way to generate procedure and derived-type
2250 declarations and global variables which are interoperable with C
2251 (ISO/IEC 9899:1999).  The @code{bind(C)} attribute has been added
2252 to inform the compiler that a symbol shall be interoperable with C;
2253 also, some constraints are added.  Note, however, that not
2254 all C features have a Fortran equivalent or vice versa.  For instance,
2255 neither C's unsigned integers nor C's functions with variable number
2256 of arguments have an equivalent in Fortran.
2258 Note that array dimensions are reversely ordered in C and that arrays in
2259 C always start with index 0 while in Fortran they start by default with
2260 1.  Thus, an array declaration @code{A(n,m)} in Fortran matches
2261 @code{A[m][n]} in C and accessing the element @code{A(i,j)} matches
2262 @code{A[j-1][i-1]}.  The element following @code{A(i,j)} (C: @code{A[j-1][i-1]};
2263 assuming @math{i < n}) in memory is @code{A(i+1,j)} (C: @code{A[j-1][i]}).
2265 @node Intrinsic Types
2266 @subsection Intrinsic Types
2268 In order to ensure that exactly the same variable type and kind is used
2269 in C and Fortran, the named constants shall be used which are defined in the
2270 @code{ISO_C_BINDING} intrinsic module.  That module contains named constants
2271 for kind parameters and character named constants for the escape sequences
2272 in C.  For a list of the constants, see @ref{ISO_C_BINDING}.
2274 For logical types, please note that the Fortran standard only guarantees
2275 interoperability between C99's @code{_Bool} and Fortran's @code{C_Bool}-kind
2276 logicals and C99 defines that @code{true} has the value 1 and @code{false}
2277 the value 0.  Using any other integer value with GNU Fortran's @code{LOGICAL}
2278 (with any kind parameter) gives an undefined result.  (Passing other integer
2279 values than 0 and 1 to GCC's @code{_Bool} is also undefined, unless the
2280 integer is explicitly or implicitly casted to @code{_Bool}.)
2284 @node Derived Types and struct
2285 @subsection Derived Types and struct
2287 For compatibility of derived types with @code{struct}, one needs to use
2288 the @code{BIND(C)} attribute in the type declaration.  For instance, the
2289 following type declaration
2291 @smallexample
2292  USE ISO_C_BINDING
2293  TYPE, BIND(C) :: myType
2294    INTEGER(C_INT) :: i1, i2
2295    INTEGER(C_SIGNED_CHAR) :: i3
2296    REAL(C_DOUBLE) :: d1
2297    COMPLEX(C_FLOAT_COMPLEX) :: c1
2298    CHARACTER(KIND=C_CHAR) :: str(5)
2299  END TYPE
2300 @end smallexample
2302 matches the following @code{struct} declaration in C
2304 @smallexample
2305  struct @{
2306    int i1, i2;
2307    /* Note: "char" might be signed or unsigned.  */
2308    signed char i3;
2309    double d1;
2310    float _Complex c1;
2311    char str[5];
2312  @} myType;
2313 @end smallexample
2315 Derived types with the C binding attribute shall not have the @code{sequence}
2316 attribute, type parameters, the @code{extends} attribute, nor type-bound
2317 procedures.  Every component must be of interoperable type and kind and may not
2318 have the @code{pointer} or @code{allocatable} attribute.  The names of the
2319 components are irrelevant for interoperability.
2321 As there exist no direct Fortran equivalents, neither unions nor structs
2322 with bit field or variable-length array members are interoperable.
2324 @node Interoperable Global Variables
2325 @subsection Interoperable Global Variables
2327 Variables can be made accessible from C using the C binding attribute,
2328 optionally together with specifying a binding name.  Those variables
2329 have to be declared in the declaration part of a @code{MODULE},
2330 be of interoperable type, and have neither the @code{pointer} nor
2331 the @code{allocatable} attribute.
2333 @smallexample
2334   MODULE m
2335     USE myType_module
2336     USE ISO_C_BINDING
2337     integer(C_INT), bind(C, name="_MyProject_flags") :: global_flag
2338     type(myType), bind(C) :: tp
2339   END MODULE
2340 @end smallexample
2342 Here, @code{_MyProject_flags} is the case-sensitive name of the variable
2343 as seen from C programs while @code{global_flag} is the case-insensitive
2344 name as seen from Fortran.  If no binding name is specified, as for
2345 @var{tp}, the C binding name is the (lowercase) Fortran binding name.
2346 If a binding name is specified, only a single variable may be after the
2347 double colon.  Note of warning: You cannot use a global variable to
2348 access @var{errno} of the C library as the C standard allows it to be
2349 a macro.  Use the @code{IERRNO} intrinsic (GNU extension) instead.
2351 @node Interoperable Subroutines and Functions
2352 @subsection Interoperable Subroutines and Functions
2354 Subroutines and functions have to have the @code{BIND(C)} attribute to
2355 be compatible with C.  The dummy argument declaration is relatively
2356 straightforward.  However, one needs to be careful because C uses
2357 call-by-value by default while Fortran behaves usually similar to
2358 call-by-reference.  Furthermore, strings and pointers are handled
2359 differently.  Note that in Fortran 2003 and 2008 only explicit size
2360 and assumed-size arrays are supported but not assumed-shape or
2361 deferred-shape (i.e. allocatable or pointer) arrays.  However, those
2362 are allowed since the Technical Specification 29113, see
2363 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}
2365 To pass a variable by value, use the @code{VALUE} attribute.
2366 Thus, the following C prototype
2368 @smallexample
2369 @code{int func(int i, int *j)}
2370 @end smallexample
2372 matches the Fortran declaration
2374 @smallexample
2375   integer(c_int) function func(i,j)
2376     use iso_c_binding, only: c_int
2377     integer(c_int), VALUE :: i
2378     integer(c_int) :: j
2379 @end smallexample
2381 Note that pointer arguments also frequently need the @code{VALUE} attribute,
2382 see @ref{Working with Pointers}.
2384 Strings are handled quite differently in C and Fortran.  In C a string
2385 is a @code{NUL}-terminated array of characters while in Fortran each string
2386 has a length associated with it and is thus not terminated (by e.g.
2387 @code{NUL}).  For example, if one wants to use the following C function,
2389 @smallexample
2390   #include <stdio.h>
2391   void print_C(char *string) /* equivalent: char string[]  */
2392   @{
2393      printf("%s\n", string);
2394   @}
2395 @end smallexample
2397 to print ``Hello World'' from Fortran, one can call it using
2399 @smallexample
2400   use iso_c_binding, only: C_CHAR, C_NULL_CHAR
2401   interface
2402     subroutine print_c(string) bind(C, name="print_C")
2403       use iso_c_binding, only: c_char
2404       character(kind=c_char) :: string(*)
2405     end subroutine print_c
2406   end interface
2407   call print_c(C_CHAR_"Hello World"//C_NULL_CHAR)
2408 @end smallexample
2410 As the example shows, one needs to ensure that the
2411 string is @code{NUL} terminated.  Additionally, the dummy argument
2412 @var{string} of @code{print_C} is a length-one assumed-size
2413 array; using @code{character(len=*)} is not allowed.  The example
2414 above uses @code{c_char_"Hello World"} to ensure the string
2415 literal has the right type; typically the default character
2416 kind and @code{c_char} are the same and thus @code{"Hello World"}
2417 is equivalent.  However, the standard does not guarantee this.
2419 The use of strings is now further illustrated using the C library
2420 function @code{strncpy}, whose prototype is
2422 @smallexample
2423   char *strncpy(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
2424 @end smallexample
2426 The function @code{strncpy} copies at most @var{n} characters from
2427 string @var{s2} to @var{s1} and returns @var{s1}.  In the following
2428 example, we ignore the return value:
2430 @smallexample
2431   use iso_c_binding
2432   implicit none
2433   character(len=30) :: str,str2
2434   interface
2435     ! Ignore the return value of strncpy -> subroutine
2436     ! "restrict" is always assumed if we do not pass a pointer
2437     subroutine strncpy(dest, src, n) bind(C)
2438       import
2439       character(kind=c_char),  intent(out) :: dest(*)
2440       character(kind=c_char),  intent(in)  :: src(*)
2441       integer(c_size_t), value, intent(in) :: n
2442     end subroutine strncpy
2443   end interface
2444   str = repeat('X',30) ! Initialize whole string with 'X'
2445   call strncpy(str, c_char_"Hello World"//C_NULL_CHAR, &
2446                len(c_char_"Hello World",kind=c_size_t))
2447   print '(a)', str ! prints: "Hello WorldXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
2448   end
2449 @end smallexample
2451 The intrinsic procedures are described in @ref{Intrinsic Procedures}.
2453 @node Working with Pointers
2454 @subsection Working with Pointers
2456 C pointers are represented in Fortran via the special opaque derived type
2457 @code{type(c_ptr)} (with private components).  Thus one needs to
2458 use intrinsic conversion procedures to convert from or to C pointers.
2460 For some applications, using an assumed type (@code{TYPE(*)}) can be an
2461 alternative to a C pointer; see
2462 @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
2464 For example,
2466 @smallexample
2467   use iso_c_binding
2468   type(c_ptr) :: cptr1, cptr2
2469   integer, target :: array(7), scalar
2470   integer, pointer :: pa(:), ps
2471   cptr1 = c_loc(array(1)) ! The programmer needs to ensure that the
2472                           ! array is contiguous if required by the C
2473                           ! procedure
2474   cptr2 = c_loc(scalar)
2475   call c_f_pointer(cptr2, ps)
2476   call c_f_pointer(cptr2, pa, shape=[7])
2477 @end smallexample
2479 When converting C to Fortran arrays, the one-dimensional @code{SHAPE} argument
2480 has to be passed.
2482 If a pointer is a dummy-argument of an interoperable procedure, it usually
2483 has to be declared using the @code{VALUE} attribute.  @code{void*}
2484 matches @code{TYPE(C_PTR), VALUE}, while @code{TYPE(C_PTR)} alone
2485 matches @code{void**}.
2487 Procedure pointers are handled analogously to pointers; the C type is
2488 @code{TYPE(C_FUNPTR)} and the intrinsic conversion procedures are
2489 @code{C_F_PROCPOINTER} and @code{C_FUNLOC}.
2491 Let us consider two examples of actually passing a procedure pointer from
2492 C to Fortran and vice versa.  Note that these examples are also very
2493 similar to passing ordinary pointers between both languages. First,
2494 consider this code in C:
2496 @smallexample
2497 /* Procedure implemented in Fortran.  */
2498 void get_values (void (*)(double));
2500 /* Call-back routine we want called from Fortran.  */
2501 void
2502 print_it (double x)
2504   printf ("Number is %f.\n", x);
2507 /* Call Fortran routine and pass call-back to it.  */
2508 void
2509 foobar ()
2511   get_values (&print_it);
2513 @end smallexample
2515 A matching implementation for @code{get_values} in Fortran, that correctly
2516 receives the procedure pointer from C and is able to call it, is given
2517 in the following @code{MODULE}:
2519 @smallexample
2520 MODULE m
2521   IMPLICIT NONE
2523   ! Define interface of call-back routine.
2524   ABSTRACT INTERFACE
2525     SUBROUTINE callback (x)
2526       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2527       REAL(KIND=C_DOUBLE), INTENT(IN), VALUE :: x
2528     END SUBROUTINE callback
2529   END INTERFACE
2531 CONTAINS
2533   ! Define C-bound procedure.
2534   SUBROUTINE get_values (cproc) BIND(C)
2535     USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2536     TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: cproc
2538     PROCEDURE(callback), POINTER :: proc
2540     ! Convert C to Fortran procedure pointer.
2541     CALL C_F_PROCPOINTER (cproc, proc)
2543     ! Call it.
2544     CALL proc (1.0_C_DOUBLE)
2545     CALL proc (-42.0_C_DOUBLE)
2546     CALL proc (18.12_C_DOUBLE)
2547   END SUBROUTINE get_values
2549 END MODULE m
2550 @end smallexample
2552 Next, we want to call a C routine that expects a procedure pointer argument
2553 and pass it a Fortran procedure (which clearly must be interoperable!).
2554 Again, the C function may be:
2556 @smallexample
2558 call_it (int (*func)(int), int arg)
2560   return func (arg);
2562 @end smallexample
2564 It can be used as in the following Fortran code:
2566 @smallexample
2567 MODULE m
2568   USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2569   IMPLICIT NONE
2571   ! Define interface of C function.
2572   INTERFACE
2573     INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION call_it (func, arg) BIND(C)
2574       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
2575       TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: func
2576       INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2577     END FUNCTION call_it
2578   END INTERFACE
2580 CONTAINS
2582   ! Define procedure passed to C function.
2583   ! It must be interoperable!
2584   INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION double_it (arg) BIND(C)
2585     INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
2586     double_it = arg + arg
2587   END FUNCTION double_it
2589   ! Call C function.
2590   SUBROUTINE foobar ()
2591     TYPE(C_FUNPTR) :: cproc
2592     INTEGER(KIND=C_INT) :: i
2594     ! Get C procedure pointer.
2595     cproc = C_FUNLOC (double_it)
2597     ! Use it.
2598     DO i = 1_C_INT, 10_C_INT
2599       PRINT *, call_it (cproc, i)
2600     END DO
2601   END SUBROUTINE foobar
2603 END MODULE m
2604 @end smallexample
2606 @node Further Interoperability of Fortran with C
2607 @subsection Further Interoperability of Fortran with C
2609 The Technical Specification ISO/IEC TS 29113:2012 on further
2610 interoperability of Fortran with C extends the interoperability support
2611 of Fortran 2003 and Fortran 2008. Besides removing some restrictions
2612 and constraints, it adds assumed-type (@code{TYPE(*)}) and assumed-rank
2613 (@code{dimension}) variables and allows for interoperability of
2614 assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays, including
2615 allocatables and pointers.
2617 Note: Currently, GNU Fortran does not support the array descriptor
2618 (dope vector) as specified in the Technical Specification, but uses
2619 an array descriptor with different fields. The Chasm Language
2620 Interoperability Tools, @url{http://chasm-interop.sourceforge.net/},
2621 provide an interface to GNU Fortran's array descriptor.
2623 The Technical Specification adds the following new features, which
2624 are supported by GNU Fortran:
2626 @itemize @bullet
2628 @item The @code{ASYNCHRONOUS} attribute has been clarified and
2629 extended to allow its use with asynchronous communication in
2630 user-provided libraries such as in implementations of the
2631 Message Passing Interface specification.
2633 @item Many constraints have been relaxed, in particular for
2634 the @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} intrinsics.
2636 @item The @code{OPTIONAL} attribute is now allowed for dummy
2637 arguments; an absent argument matches a @code{NULL} pointer.
2639 @item Assumed types (@code{TYPE(*)}) have been added, which may
2640 only be used for dummy arguments.  They are unlimited polymorphic
2641 but contrary to @code{CLASS(*)} they do not contain any type
2642 information, similar to C's @code{void *} pointers.  Expressions
2643 of any type and kind can be passed; thus, it can be used as
2644 replacement for @code{TYPE(C_PTR)}, avoiding the use of
2645 @code{C_LOC} in the caller.
2647 Note, however, that @code{TYPE(*)} only accepts scalar arguments,
2648 unless the @code{DIMENSION} is explicitly specified.  As
2649 @code{DIMENSION(*)} only supports array (including array elements) but
2650 no scalars, it is not a full replacement for @code{C_LOC}.  On the
2651 other hand, assumed-type assumed-rank dummy arguments
2652 (@code{TYPE(*), DIMENSION(..)}) allow for both scalars and arrays, but
2653 require special code on the callee side to handle the array descriptor.
2655 @item Assumed-rank arrays (@code{DIMENSION(..)}) as dummy argument
2656 allow that scalars and arrays of any rank can be passed as actual
2657 argument. As the Technical Specification does not provide for direct
2658 means to operate with them, they have to be used either from the C side
2659 or be converted using @code{C_LOC} and @code{C_F_POINTER} to scalars
2660 or arrays of a specific rank. The rank can be determined using the
2661 @code{RANK} intrinisic.
2662 @end itemize
2665 Currently unimplemented:
2667 @itemize @bullet
2669 @item GNU Fortran always uses an array descriptor, which does not
2670 match the one of the Technical Specification. The
2671 @code{ISO_Fortran_binding.h} header file and the C functions it
2672 specifies are not available.
2674 @item Using assumed-shape, assumed-rank and deferred-shape arrays in
2675 @code{BIND(C)} procedures is not fully supported. In particular,
2676 C interoperable strings of other length than one are not supported
2677 as this requires the new array descriptor.
2678 @end itemize
2681 @node GNU Fortran Compiler Directives
2682 @section GNU Fortran Compiler Directives
2684 The Fortran standard describes how a conforming program shall
2685 behave; however, the exact implementation is not standardized.  In order
2686 to allow the user to choose specific implementation details, compiler
2687 directives can be used to set attributes of variables and procedures
2688 which are not part of the standard.  Whether a given attribute is
2689 supported and its exact effects depend on both the operating system and
2690 on the processor; see
2691 @ref{Top,,C Extensions,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}
2692 for details.
2694 For procedures and procedure pointers, the following attributes can
2695 be used to change the calling convention:
2697 @itemize
2698 @item @code{CDECL} -- standard C calling convention
2699 @item @code{STDCALL} -- convention where the called procedure pops the stack
2700 @item @code{FASTCALL} -- part of the arguments are passed via registers
2701 instead using the stack
2702 @end itemize
2704 Besides changing the calling convention, the attributes also influence
2705 the decoration of the symbol name, e.g., by a leading underscore or by
2706 a trailing at-sign followed by the number of bytes on the stack.  When
2707 assigning a procedure to a procedure pointer, both should use the same
2708 calling convention.
2710 On some systems, procedures and global variables (module variables and
2711 @code{COMMON} blocks) need special handling to be accessible when they
2712 are in a shared library.  The following attributes are available:
2714 @itemize
2715 @item @code{DLLEXPORT} -- provide a global pointer to a pointer in the DLL
2716 @item @code{DLLIMPORT} -- reference the function or variable using a global pointer 
2717 @end itemize
2719 For dummy arguments, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute can be used; in
2720 other compilers, it is also known as @code{IGNORE_TKR}.  For dummy arguments
2721 with this attribute actual arguments of any type and kind (similar to
2722 @code{TYPE(*)}), scalars and arrays of any rank (no equivalent
2723 in Fortran standard) are accepted.  As with @code{TYPE(*)}, the argument
2724 is unlimited polymorphic and no type information is available.
2725 Additionally, the argument may only be passed to dummy arguments
2726 with the @code{NO_ARG_CHECK} attribute and as argument to the
2727 @code{PRESENT} intrinsic function and to @code{C_LOC} of the
2728 @code{ISO_C_BINDING} module.
2730 Variables with @code{NO_ARG_CHECK} attribute shall be of assumed-type
2731 (@code{TYPE(*)}; recommended) or of type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL},
2732 @code{REAL} or @code{COMPLEX}. They shall not have the @code{ALLOCATE},
2733 @code{CODIMENSION}, @code{INTENT(OUT)}, @code{POINTER} or @code{VALUE}
2734 attribute; furthermore, they shall be either scalar or of assumed-size
2735 (@code{dimension(*)}). As @code{TYPE(*)}, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute
2736 requires an explicit interface.
2738 @itemize
2739 @item @code{NO_ARG_CHECK} -- disable the type, kind and rank checking
2740 @end itemize
2743 The attributes are specified using the syntax
2745 @code{!GCC$ ATTRIBUTES} @var{attribute-list} @code{::} @var{variable-list}
2747 where in free-form source code only whitespace is allowed before @code{!GCC$}
2748 and in fixed-form source code @code{!GCC$}, @code{cGCC$} or @code{*GCC$} shall
2749 start in the first column.
2751 For procedures, the compiler directives shall be placed into the body
2752 of the procedure; for variables and procedure pointers, they shall be in
2753 the same declaration part as the variable or procedure pointer.
2757 @node Non-Fortran Main Program
2758 @section Non-Fortran Main Program
2760 @menu
2761 * _gfortran_set_args:: Save command-line arguments
2762 * _gfortran_set_options:: Set library option flags
2763 * _gfortran_set_convert:: Set endian conversion
2764 * _gfortran_set_record_marker:: Set length of record markers
2765 * _gfortran_set_fpe:: Set when a Floating Point Exception should be raised
2766 * _gfortran_set_max_subrecord_length:: Set subrecord length
2767 @end menu
2769 Even if you are doing mixed-language programming, it is very
2770 likely that you do not need to know or use the information in this
2771 section.  Since it is about the internal structure of GNU Fortran,
2772 it may also change in GCC minor releases.
2774 When you compile a @code{PROGRAM} with GNU Fortran, a function
2775 with the name @code{main} (in the symbol table of the object file)
2776 is generated, which initializes the libgfortran library and then
2777 calls the actual program which uses the name @code{MAIN__}, for
2778 historic reasons.  If you link GNU Fortran compiled procedures
2779 to, e.g., a C or C++ program or to a Fortran program compiled by
2780 a different compiler, the libgfortran library is not initialized
2781 and thus a few intrinsic procedures do not work properly, e.g.
2782 those for obtaining the command-line arguments.
2784 Therefore, if your @code{PROGRAM} is not compiled with
2785 GNU Fortran and the GNU Fortran compiled procedures require
2786 intrinsics relying on the library initialization, you need to
2787 initialize the library yourself.  Using the default options,
2788 gfortran calls @code{_gfortran_set_args} and
2789 @code{_gfortran_set_options}.  The initialization of the former
2790 is needed if the called procedures access the command line
2791 (and for backtracing); the latter sets some flags based on the
2792 standard chosen or to enable backtracing.  In typical programs,
2793 it is not necessary to call any initialization function.
2795 If your @code{PROGRAM} is compiled with GNU Fortran, you shall
2796 not call any of the following functions.  The libgfortran
2797 initialization functions are shown in C syntax but using C
2798 bindings they are also accessible from Fortran.
2801 @node _gfortran_set_args
2802 @subsection @code{_gfortran_set_args} --- Save command-line arguments
2803 @fnindex _gfortran_set_args
2804 @cindex libgfortran initialization, set_args
2806 @table @asis
2807 @item @emph{Description}:
2808 @code{_gfortran_set_args} saves the command-line arguments; this
2809 initialization is required if any of the command-line intrinsics
2810 is called.  Additionally, it shall be called if backtracing is
2811 enabled (see @code{_gfortran_set_options}).
2813 @item @emph{Syntax}:
2814 @code{void _gfortran_set_args (int argc, char *argv[])}
2816 @item @emph{Arguments}:
2817 @multitable @columnfractions .15 .70
2818 @item @var{argc} @tab number of command line argument strings
2819 @item @var{argv} @tab the command-line argument strings; argv[0]
2820 is the pathname of the executable itself.
2821 @end multitable
2823 @item @emph{Example}:
2824 @smallexample
2825 int main (int argc, char *argv[])
2827   /* Initialize libgfortran.  */
2828   _gfortran_set_args (argc, argv);
2829   return 0;
2831 @end smallexample
2832 @end table
2835 @node _gfortran_set_options
2836 @subsection @code{_gfortran_set_options} --- Set library option flags
2837 @fnindex _gfortran_set_options
2838 @cindex libgfortran initialization, set_options
2840 @table @asis
2841 @item @emph{Description}:
2842 @code{_gfortran_set_options} sets several flags related to the Fortran
2843 standard to be used, whether backtracing should be enabled
2844 and whether range checks should be performed.  The syntax allows for
2845 upward compatibility since the number of passed flags is specified; for
2846 non-passed flags, the default value is used.  See also
2847 @pxref{Code Gen Options}.  Please note that not all flags are actually
2848 used.
2850 @item @emph{Syntax}:
2851 @code{void _gfortran_set_options (int num, int options[])}
2853 @item @emph{Arguments}:
2854 @multitable @columnfractions .15 .70
2855 @item @var{num} @tab number of options passed
2856 @item @var{argv} @tab The list of flag values
2857 @end multitable
2859 @item @emph{option flag list}:
2860 @multitable @columnfractions .15 .70
2861 @item @var{option}[0] @tab Allowed standard; can give run-time errors
2862 if e.g. an input-output edit descriptor is invalid in a given standard.
2863 Possible values are (bitwise or-ed) @code{GFC_STD_F77} (1),
2864 @code{GFC_STD_F95_OBS} (2), @code{GFC_STD_F95_DEL} (4), @code{GFC_STD_F95}
2865 (8), @code{GFC_STD_F2003} (16), @code{GFC_STD_GNU} (32),
2866 @code{GFC_STD_LEGACY} (64), @code{GFC_STD_F2008} (128), 
2867 @code{GFC_STD_F2008_OBS} (256) and GFC_STD_F2008_TS (512). Default:
2868 @code{GFC_STD_F95_OBS | GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_F95 | GFC_STD_F2003
2869 | GFC_STD_F2008 | GFC_STD_F2008_TS | GFC_STD_F2008_OBS | GFC_STD_F77
2870 | GFC_STD_GNU | GFC_STD_LEGACY}.
2871 @item @var{option}[1] @tab Standard-warning flag; prints a warning to
2872 standard error.  Default: @code{GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_LEGACY}.
2873 @item @var{option}[2] @tab If non zero, enable pedantic checking.
2874 Default: off.
2875 @item @var{option}[3] @tab Unused.
2876 @item @var{option}[4] @tab If non zero, enable backtracing on run-time
2877 errors.  Default: off. (Default in the compiler: on.)
2878 Note: Installs a signal handler and requires command-line
2879 initialization using @code{_gfortran_set_args}.
2880 @item @var{option}[5] @tab If non zero, supports signed zeros.
2881 Default: enabled.
2882 @item @var{option}[6] @tab Enables run-time checking.  Possible values
2883 are (bitwise or-ed): GFC_RTCHECK_BOUNDS (1), GFC_RTCHECK_ARRAY_TEMPS (2),
2884 GFC_RTCHECK_RECURSION (4), GFC_RTCHECK_DO (16), GFC_RTCHECK_POINTER (32).
2885 Default: disabled.
2886 @item @var{option}[7] @tab Unused.
2887 @item @var{option}[8] @tab Show a warning when invoking @code{STOP} and
2888 @code{ERROR STOP} if a floating-point exception occurred. Possible values
2889 are (bitwise or-ed) @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2890 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2891 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), @code{GFC_FPE_INEXACT} (32). Default: None (0).
2892 (Default in the compiler: @code{GFC_FPE_INVALID | GFC_FPE_DENORMAL |
2893 GFC_FPE_ZERO | GFC_FPE_OVERFLOW | GFC_FPE_UNDERFLOW}.)
2894 @end multitable
2896 @item @emph{Example}:
2897 @smallexample
2898   /* Use gfortran 4.9 default options.  */
2899   static int options[] = @{68, 511, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 31@};
2900   _gfortran_set_options (9, &options);
2901 @end smallexample
2902 @end table
2905 @node _gfortran_set_convert
2906 @subsection @code{_gfortran_set_convert} --- Set endian conversion
2907 @fnindex _gfortran_set_convert
2908 @cindex libgfortran initialization, set_convert
2910 @table @asis
2911 @item @emph{Description}:
2912 @code{_gfortran_set_convert} set the representation of data for
2913 unformatted files.
2915 @item @emph{Syntax}:
2916 @code{void _gfortran_set_convert (int conv)}
2918 @item @emph{Arguments}:
2919 @multitable @columnfractions .15 .70
2920 @item @var{conv} @tab Endian conversion, possible values:
2921 GFC_CONVERT_NATIVE (0, default), GFC_CONVERT_SWAP (1),
2922 GFC_CONVERT_BIG (2), GFC_CONVERT_LITTLE (3).
2923 @end multitable
2925 @item @emph{Example}:
2926 @smallexample
2927 int main (int argc, char *argv[])
2929   /* Initialize libgfortran.  */
2930   _gfortran_set_args (argc, argv);
2931   _gfortran_set_convert (1);
2932   return 0;
2934 @end smallexample
2935 @end table
2938 @node _gfortran_set_record_marker
2939 @subsection @code{_gfortran_set_record_marker} --- Set length of record markers
2940 @fnindex _gfortran_set_record_marker
2941 @cindex libgfortran initialization, set_record_marker
2943 @table @asis
2944 @item @emph{Description}:
2945 @code{_gfortran_set_record_marker} sets the length of record markers
2946 for unformatted files.
2948 @item @emph{Syntax}:
2949 @code{void _gfortran_set_record_marker (int val)}
2951 @item @emph{Arguments}:
2952 @multitable @columnfractions .15 .70
2953 @item @var{val} @tab Length of the record marker; valid values
2954 are 4 and 8.  Default is 4.
2955 @end multitable
2957 @item @emph{Example}:
2958 @smallexample
2959 int main (int argc, char *argv[])
2961   /* Initialize libgfortran.  */
2962   _gfortran_set_args (argc, argv);
2963   _gfortran_set_record_marker (8);
2964   return 0;
2966 @end smallexample
2967 @end table
2970 @node _gfortran_set_fpe
2971 @subsection @code{_gfortran_set_fpe} --- Enable floating point exception traps
2972 @fnindex _gfortran_set_fpe
2973 @cindex libgfortran initialization, set_fpe
2975 @table @asis
2976 @item @emph{Description}:
2977 @code{_gfortran_set_fpe} enables floating point exception traps for
2978 the specified exceptions.  On most systems, this will result in a
2979 SIGFPE signal being sent and the program being aborted.
2981 @item @emph{Syntax}:
2982 @code{void _gfortran_set_fpe (int val)}
2984 @item @emph{Arguments}:
2985 @multitable @columnfractions .15 .70
2986 @item @var{option}[0] @tab IEEE exceptions.  Possible values are
2987 (bitwise or-ed) zero (0, default) no trapping,
2988 @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
2989 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
2990 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), and @code{GFC_FPE_INEXACT} (32).
2991 @end multitable
2993 @item @emph{Example}:
2994 @smallexample
2995 int main (int argc, char *argv[])
2997   /* Initialize libgfortran.  */
2998   _gfortran_set_args (argc, argv);
2999   /* FPE for invalid operations such as SQRT(-1.0).  */
3000   _gfortran_set_fpe (1);
3001   return 0;
3003 @end smallexample
3004 @end table
3007 @node _gfortran_set_max_subrecord_length
3008 @subsection @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} --- Set subrecord length
3009 @fnindex _gfortran_set_max_subrecord_length
3010 @cindex libgfortran initialization, set_max_subrecord_length
3012 @table @asis
3013 @item @emph{Description}:
3014 @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} set the maximum length
3015 for a subrecord.  This option only makes sense for testing and
3016 debugging of unformatted I/O.
3018 @item @emph{Syntax}:
3019 @code{void _gfortran_set_max_subrecord_length (int val)}
3021 @item @emph{Arguments}:
3022 @multitable @columnfractions .15 .70
3023 @item @var{val} @tab the maximum length for a subrecord;
3024 the maximum permitted value is 2147483639, which is also
3025 the default.
3026 @end multitable
3028 @item @emph{Example}:
3029 @smallexample
3030 int main (int argc, char *argv[])
3032   /* Initialize libgfortran.  */
3033   _gfortran_set_args (argc, argv);
3034   _gfortran_set_max_subrecord_length (8);
3035   return 0;
3037 @end smallexample
3038 @end table
3041 @node Naming and argument-passing conventions
3042 @section Naming and argument-passing conventions
3044 This section gives an overview about the naming convention of procedures
3045 and global variables and about the argument passing conventions used by
3046 GNU Fortran.  If a C binding has been specified, the naming convention
3047 and some of the argument-passing conventions change.  If possible,
3048 mixed-language and mixed-compiler projects should use the better defined
3049 C binding for interoperability.  See @pxref{Interoperability with C}.
3051 @menu
3052 * Naming conventions::
3053 * Argument passing conventions::
3054 @end menu
3057 @node Naming conventions
3058 @subsection Naming conventions
3060 According the Fortran standard, valid Fortran names consist of a letter
3061 between @code{A} to @code{Z}, @code{a} to @code{z}, digits @code{0},
3062 @code{1} to @code{9} and underscores (@code{_}) with the restriction
3063 that names may only start with a letter.  As vendor extension, the
3064 dollar sign (@code{$}) is additionally permitted with the option
3065 @option{-fdollar-ok}, but not as first character and only if the
3066 target system supports it.
3068 By default, the procedure name is the lower-cased Fortran name with an
3069 appended underscore (@code{_}); using @option{-fno-underscoring} no
3070 underscore is appended while @code{-fsecond-underscore} appends two
3071 underscores.  Depending on the target system and the calling convention,
3072 the procedure might be additionally dressed; for instance, on 32bit
3073 Windows with @code{stdcall}, an at-sign @code{@@} followed by an integer
3074 number is appended.  For the changing the calling convention, see
3075 @pxref{GNU Fortran Compiler Directives}.
3077 For common blocks, the same convention is used, i.e. by default an
3078 underscore is appended to the lower-cased Fortran name.  Blank commons
3079 have the name @code{__BLNK__}.
3081 For procedures and variables declared in the specification space of a
3082 module, the name is formed by @code{__}, followed by the lower-cased
3083 module name, @code{_MOD_}, and the lower-cased Fortran name.  Note that
3084 no underscore is appended.
3087 @node Argument passing conventions
3088 @subsection Argument passing conventions
3090 Subroutines do not return a value (matching C99's @code{void}) while
3091 functions either return a value as specified in the platform ABI or
3092 the result variable is passed as hidden argument to the function and
3093 no result is returned.  A hidden result variable is used when the
3094 result variable is an array or of type @code{CHARACTER}.
3096 Arguments are passed according to the platform ABI. In particular,
3097 complex arguments might not be compatible to a struct with two real
3098 components for the real and imaginary part. The argument passing
3099 matches the one of C99's @code{_Complex}.  Functions with scalar
3100 complex result variables return their value and do not use a
3101 by-reference argument.  Note that with the @option{-ff2c} option,
3102 the argument passing is modified and no longer completely matches
3103 the platform ABI.  Some other Fortran compilers use @code{f2c}
3104 semantic by default; this might cause problems with
3105 interoperablility. 
3107 GNU Fortran passes most arguments by reference, i.e. by passing a
3108 pointer to the data.  Note that the compiler might use a temporary
3109 variable into which the actual argument has been copied, if required
3110 semantically (copy-in/copy-out).
3112 For arguments with @code{ALLOCATABLE} and @code{POINTER}
3113 attribute (including procedure pointers), a pointer to the pointer
3114 is passed such that the pointer address can be modified in the
3115 procedure.
3117 For dummy arguments with the @code{VALUE} attribute: Scalar arguments
3118 of the type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and
3119 @code{COMPLEX} are passed by value according to the platform ABI.
3120 (As vendor extension and not recommended, using @code{%VAL()} in the
3121 call to a procedure has the same effect.) For @code{TYPE(C_PTR)} and
3122 procedure pointers, the pointer itself is passed such that it can be
3123 modified without affecting the caller.
3124 @c FIXME: Document how VALUE is handled for CHARACTER, TYPE,
3125 @c CLASS and arrays, i.e. whether the copy-in is done in the caller
3126 @c or in the callee.
3128 For Boolean (@code{LOGICAL}) arguments, please note that GCC expects
3129 only the integer value 0 and 1.  If a GNU Fortran @code{LOGICAL}
3130 variable contains another integer value, the result is undefined.
3131 As some other Fortran compilers use @math{-1} for @code{.TRUE.},
3132 extra care has to be taken -- such as passing the value as
3133 @code{INTEGER}.  (The same value restriction also applies to other
3134 front ends of GCC, e.g. to GCC's C99 compiler for @code{_Bool}
3135 or GCC's Ada compiler for @code{Boolean}.)
3137 For arguments of @code{CHARACTER} type, the character length is passed
3138 as hidden argument.  For deferred-length strings, the value is passed
3139 by reference, otherwise by value.  The character length has the type
3140 @code{INTEGER(kind=4)}.  Note with C binding, @code{CHARACTER(len=1)}
3141 result variables are returned according to the platform ABI and no
3142 hidden length argument is used for dummy arguments; with @code{VALUE},
3143 those variables are passed by value.
3145 For @code{OPTIONAL} dummy arguments, an absent argument is denoted
3146 by a NULL pointer, except for scalar dummy arguments of type
3147 @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and @code{COMPLEX}
3148 which have the @code{VALUE} attribute.  For those, a hidden Boolean
3149 argument (@code{logical(kind=C_bool),value}) is used to indicate
3150 whether the argument is present.
3152 Arguments which are assumed-shape, assumed-rank or deferred-rank
3153 arrays or, with @option{-fcoarray=lib}, allocatable scalar coarrays use
3154 an array descriptor.  All other arrays pass the address of the
3155 first element of the array.  With @option{-fcoarray=lib}, the token
3156 and the offset belonging to nonallocatable coarrays dummy arguments
3157 are passed as hidden argument along the character length hidden
3158 arguments.  The token is an oparque pointer identifying the coarray
3159 and the offset is a passed-by-value integer of kind @code{C_PTRDIFF_T},
3160 denoting the byte offset between the base address of the coarray and
3161 the passed scalar or first element of the passed array.
3163 The arguments are passed in the following order
3164 @itemize @bullet
3165 @item Result variable, when the function result is passed by reference
3166 @item Character length of the function result, if it is a of type
3167 @code{CHARACTER} and no C binding is used
3168 @item The arguments in the order in which they appear in the Fortran
3169 declaration
3170 @item The the present status for optional arguments with value attribute,
3171 which are internally passed by value
3172 @item The character length and/or coarray token and offset for the first
3173 argument which is a @code{CHARACTER} or a nonallocatable coarray dummy
3174 argument, followed by the hidden arguments of the next dummy argument
3175 of such a type
3176 @end itemize
3180 @c Intrinsic Procedures
3181 @c ---------------------------------------------------------------------
3183 @include intrinsic.texi
3186 @tex
3187 \blankpart
3188 @end tex
3190 @c ---------------------------------------------------------------------
3191 @c Contributing
3192 @c ---------------------------------------------------------------------
3194 @node Contributing
3195 @unnumbered Contributing
3196 @cindex Contributing
3198 Free software is only possible if people contribute to efforts
3199 to create it.
3200 We're always in need of more people helping out with ideas
3201 and comments, writing documentation and contributing code.
3203 If you want to contribute to GNU Fortran,
3204 have a look at the long lists of projects you can take on.
3205 Some of these projects are small,
3206 some of them are large;
3207 some are completely orthogonal to the rest of what is
3208 happening on GNU Fortran,
3209 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
3210 All of these projects are important!
3211 We will eventually get around to the things here,
3212 but they are also things doable by someone who is willing and able.
3214 @menu
3215 * Contributors::
3216 * Projects::
3217 * Proposed Extensions::
3218 @end menu
3221 @node Contributors
3222 @section Contributors to GNU Fortran
3223 @cindex Contributors
3224 @cindex Credits
3225 @cindex Authors
3227 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
3228 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
3229 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
3231 The following individuals have contributed code and/or
3232 ideas and significant help to the GNU Fortran project
3233 (in alphabetical order):
3235 @itemize @minus
3236 @item Janne Blomqvist
3237 @item Steven Bosscher
3238 @item Paul Brook
3239 @item Tobias Burnus
3240 @item Fran@,{c}ois-Xavier Coudert
3241 @item Bud Davis
3242 @item Jerry DeLisle
3243 @item Erik Edelmann
3244 @item Bernhard Fischer
3245 @item Daniel Franke
3246 @item Richard Guenther
3247 @item Richard Henderson
3248 @item Katherine Holcomb
3249 @item Jakub Jelinek
3250 @item Niels Kristian Bech Jensen
3251 @item Steven Johnson
3252 @item Steven G. Kargl
3253 @item Thomas Koenig
3254 @item Asher Langton
3255 @item H. J. Lu
3256 @item Toon Moene
3257 @item Brooks Moses
3258 @item Andrew Pinski
3259 @item Tim Prince
3260 @item Christopher D. Rickett
3261 @item Richard Sandiford
3262 @item Tobias Schl@"uter
3263 @item Roger Sayle
3264 @item Paul Thomas
3265 @item Andy Vaught
3266 @item Feng Wang
3267 @item Janus Weil
3268 @item Daniel Kraft
3269 @end itemize
3271 The following people have contributed bug reports,
3272 smaller or larger patches,
3273 and much needed feedback and encouragement for the
3274 GNU Fortran project: 
3276 @itemize @minus
3277 @item Bill Clodius
3278 @item Dominique d'Humi@`eres
3279 @item Kate Hedstrom
3280 @item Erik Schnetter
3281 @item Joost VandeVondele
3282 @end itemize
3284 Many other individuals have helped debug,
3285 test and improve the GNU Fortran compiler over the past few years,
3286 and we welcome you to do the same!
3287 If you already have done so,
3288 and you would like to see your name listed in the
3289 list above, please contact us.
3292 @node Projects
3293 @section Projects
3295 @table @emph
3297 @item Help build the test suite
3298 Solicit more code for donation to the test suite: the more extensive the
3299 testsuite, the smaller the risk of breaking things in the future! We can
3300 keep code private on request.
3302 @item Bug hunting/squishing
3303 Find bugs and write more test cases! Test cases are especially very
3304 welcome, because it allows us to concentrate on fixing bugs instead of
3305 isolating them.  Going through the bugzilla database at
3306 @url{https://gcc.gnu.org/@/bugzilla/} to reduce testcases posted there and
3307 add more information (for example, for which version does the testcase
3308 work, for which versions does it fail?) is also very helpful.
3310 @end table
3313 @node Proposed Extensions
3314 @section Proposed Extensions
3316 Here's a list of proposed extensions for the GNU Fortran compiler, in no particular
3317 order.  Most of these are necessary to be fully compatible with
3318 existing Fortran compilers, but they are not part of the official
3319 J3 Fortran 95 standard.
3321 @subsection Compiler extensions: 
3322 @itemize @bullet
3323 @item
3324 User-specified alignment rules for structures.
3326 @item
3327 Automatically extend single precision constants to double.
3329 @item
3330 Compile code that conserves memory by dynamically allocating common and
3331 module storage either on stack or heap.
3333 @item
3334 Compile flag to generate code for array conformance checking (suggest -CC).
3336 @item
3337 User control of symbol names (underscores, etc).
3339 @item
3340 Compile setting for maximum size of stack frame size before spilling
3341 parts to static or heap.
3343 @item
3344 Flag to force local variables into static space.
3346 @item
3347 Flag to force local variables onto stack.
3348 @end itemize
3351 @subsection Environment Options
3352 @itemize @bullet
3353 @item
3354 Pluggable library modules for random numbers, linear algebra.
3355 LA should use BLAS calling conventions.
3357 @item
3358 Environment variables controlling actions on arithmetic exceptions like
3359 overflow, underflow, precision loss---Generate NaN, abort, default.
3360 action.
3362 @item
3363 Set precision for fp units that support it (i387).
3365 @item
3366 Variable for setting fp rounding mode.
3368 @item
3369 Variable to fill uninitialized variables with a user-defined bit
3370 pattern.
3372 @item
3373 Environment variable controlling filename that is opened for that unit
3374 number.
3376 @item
3377 Environment variable to clear/trash memory being freed.
3379 @item
3380 Environment variable to control tracing of allocations and frees.
3382 @item
3383 Environment variable to display allocated memory at normal program end.
3385 @item
3386 Environment variable for filename for * IO-unit.
3388 @item
3389 Environment variable for temporary file directory.
3391 @item
3392 Environment variable forcing standard output to be line buffered (Unix).
3394 @end itemize
3397 @c ---------------------------------------------------------------------
3398 @c GNU General Public License
3399 @c ---------------------------------------------------------------------
3401 @include gpl_v3.texi
3405 @c ---------------------------------------------------------------------
3406 @c GNU Free Documentation License
3407 @c ---------------------------------------------------------------------
3409 @include fdl.texi
3413 @c ---------------------------------------------------------------------
3414 @c Funding Free Software
3415 @c ---------------------------------------------------------------------
3417 @include funding.texi
3419 @c ---------------------------------------------------------------------
3420 @c Indices
3421 @c ---------------------------------------------------------------------
3423 @node Option Index
3424 @unnumbered Option Index
3425 @command{gfortran}'s command line options are indexed here without any
3426 initial @samp{-} or @samp{--}.  Where an option has both positive and
3427 negative forms (such as -foption and -fno-option), relevant entries in
3428 the manual are indexed under the most appropriate form; it may sometimes
3429 be useful to look up both forms.
3430 @printindex op
3432 @node Keyword Index
3433 @unnumbered Keyword Index
3434 @printindex cp
3436 @bye