MATCH: Remove redundant pattern for `(x | y) & ~x`
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfortran.texi
blobf476a3719f557789cc4e5e305f8edabb6f4db95a
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfortran.info
4 @set copyrights-gfortran 1999-2023
6 @include gcc-common.texi
8 @settitle The GNU Fortran Compiler
10 @c Create a separate index for command line options
11 @defcodeindex op
12 @c Merge the standard indexes into a single one.
13 @syncodeindex fn cp
14 @syncodeindex vr cp
15 @syncodeindex ky cp
16 @syncodeindex pg cp
17 @syncodeindex tp cp
19 @c TODO: The following "Part" definitions are included here temporarily
20 @c until they are incorporated into the official Texinfo distribution.
21 @c They borrow heavily from Texinfo's \unnchapentry definitions.
23 @tex
24 \gdef\part#1#2{%
25   \pchapsepmacro
26   \gdef\thischapter{}
27   \begingroup
28     \vglue\titlepagetopglue
29     \titlefonts \rm
30     \leftline{Part #1:@* #2}
31     \vskip4pt \hrule height 4pt width \hsize \vskip4pt
32   \endgroup
33   \writetocentry{part}{#2}{#1}
35 \gdef\blankpart{%
36   \writetocentry{blankpart}{}{}
38 % Part TOC-entry definition for summary contents.
39 \gdef\dosmallpartentry#1#2#3#4{%
40   \vskip .5\baselineskip plus.2\baselineskip
41   \begingroup
42     \let\rm=\bf \rm
43     \tocentry{Part #2: #1}{\doshortpageno\bgroup#4\egroup}
44   \endgroup
46 \gdef\dosmallblankpartentry#1#2#3#4{%
47   \vskip .5\baselineskip plus.2\baselineskip
49 % Part TOC-entry definition for regular contents.  This has to be
50 % equated to an existing entry to not cause problems when the PDF
51 % outline is created.
52 \gdef\dopartentry#1#2#3#4{%
53   \unnchapentry{Part #2: #1}{}{#3}{#4}
55 \gdef\doblankpartentry#1#2#3#4{}
56 @end tex
58 @c %**end of header
60 @c Use with @@smallbook.
62 @c %** start of document
64 @c Cause even numbered pages to be printed on the left hand side of
65 @c the page and odd numbered pages to be printed on the right hand
66 @c side of the page.  Using this, you can print on both sides of a
67 @c sheet of paper and have the text on the same part of the sheet.
69 @c The text on right hand pages is pushed towards the right hand
70 @c margin and the text on left hand pages is pushed toward the left
71 @c hand margin.
72 @c (To provide the reverse effect, set bindingoffset to -0.75in.)
74 @c @tex
75 @c \global\bindingoffset=0.75in
76 @c \global\normaloffset =0.75in
77 @c @end tex
79 @copying
80 Copyright @copyright{} @value{copyrights-gfortran} Free Software Foundation, Inc.
82 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
83 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or
84 any later version published by the Free Software Foundation; with the
85 Invariant Sections being ``Funding Free Software'', the Front-Cover
86 Texts being (a) (see below), and with the Back-Cover Texts being (b)
87 (see below).  A copy of the license is included in the section entitled
88 ``GNU Free Documentation License''.
90 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
92      A GNU Manual
94 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
96      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
97      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
98      funds for GNU development.
99 @end copying
101 @ifinfo
102 @dircategory Software development
103 @direntry
104 * gfortran: (gfortran).                  The GNU Fortran Compiler.
105 @end direntry
106 This file documents the use and the internals of
107 the GNU Fortran compiler, (@command{gfortran}).
109 Published by the Free Software Foundation
110 51 Franklin Street, Fifth Floor
111 Boston, MA 02110-1301 USA
113 @insertcopying
114 @end ifinfo
117 @setchapternewpage odd
118 @titlepage
119 @title Using GNU Fortran
120 @versionsubtitle
121 @author The @t{gfortran} team
122 @page
123 @vskip 0pt plus 1filll
124 Published by the Free Software Foundation@*
125 51 Franklin Street, Fifth Floor@*
126 Boston, MA 02110-1301, USA@*
127 @c Last printed ??ber, 19??.@*
128 @c Printed copies are available for $? each.@*
129 @c ISBN ???
130 @sp 1
131 @insertcopying
132 @end titlepage
134 @c TODO: The following "Part" definitions are included here temporarily
135 @c until they are incorporated into the official Texinfo distribution.
137 @tex
138 \global\let\partentry=\dosmallpartentry
139 \global\let\blankpartentry=\dosmallblankpartentry
140 @end tex
141 @summarycontents
143 @tex
144 \global\let\partentry=\dopartentry
145 \global\let\blankpartentry=\doblankpartentry
146 @end tex
147 @contents
149 @page
151 @c ---------------------------------------------------------------------
152 @c TexInfo table of contents.
153 @c ---------------------------------------------------------------------
155 @ifnottex
156 @node Top
157 @top Introduction
158 @cindex Introduction
160 This manual documents the use of @command{gfortran},
161 the GNU Fortran compiler.  You can find in this manual how to invoke
162 @command{gfortran}, as well as its features and incompatibilities.
164 @ifset DEVELOPMENT
165 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
166 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it might
167 not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran compiler.
168 @end ifset
170 @comment
171 @comment  When you add a new menu item, please keep the right hand
172 @comment  aligned to the same column.  Do not use tabs.  This provides
173 @comment  better formatting.
174 @comment
175 @menu
176 * Introduction::
178 Part I: Invoking GNU Fortran
179 * Invoking GNU Fortran:: Command options supported by @command{gfortran}.
180 * Runtime::              Influencing runtime behavior with environment variables.
182 Part II: Language Reference
183 * Compiler Characteristics::      User-visible implementation details.
184 * Extensions::                    Language extensions implemented by GNU Fortran.
185 * Mixed-Language Programming::    Interoperability with C
186 * Coarray Programming::
187 * Intrinsic Procedures:: Intrinsic procedures supported by GNU Fortran.
188 * Intrinsic Modules::    Intrinsic modules supported by GNU Fortran.
190 * Contributing::         How you can help.
191 * Copying::              GNU General Public License says
192                          how you can copy and share GNU Fortran.
193 * GNU Free Documentation License::
194                          How you can copy and share this manual.
195 * Funding::              How to help assure continued work for free software.
196 * Option Index::         Index of command line options
197 * Keyword Index::        Index of concepts
198 @end menu
199 @end ifnottex
201 @c ---------------------------------------------------------------------
202 @c Introduction
203 @c ---------------------------------------------------------------------
205 @node Introduction
206 @chapter Introduction
208 @c The following duplicates the text on the TexInfo table of contents.
209 @iftex
210 This manual documents the use of @command{gfortran}, the GNU Fortran
211 compiler.  You can find in this manual how to invoke @command{gfortran},
212 as well as its features and incompatibilities.
214 @ifset DEVELOPMENT
215 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
216 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it
217 might not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran
218 compiler.
219 @end ifset
220 @end iftex
222 @menu
223 * About GNU Fortran::    What you should know about the GNU Fortran compiler.
224 * GNU Fortran and GCC::  You can compile Fortran, C, or other programs.
225 * Standards::            Standards supported by GNU Fortran.
226 @end menu
229 @c ---------------------------------------------------------------------
230 @c About GNU Fortran
231 @c ---------------------------------------------------------------------
233 @node About GNU Fortran
234 @section About GNU Fortran
236 The GNU Fortran compiler is the successor to @command{g77}, the
237 Fortran 77 front end included in GCC prior to version 4 (released in
238 2005).  While it is backward-compatible with most @command{g77}
239 extensions and command-line options, @command{gfortran} is a completely new
240 implemention designed to support more modern dialects of Fortran.
241 GNU Fortran implements the Fortran 77, 90 and 95 standards
242 completely, most of the Fortran 2003 and 2008 standards, and some
243 features from the 2018 standard.  It also implements several extensions
244 including OpenMP and OpenACC support for parallel programming.
246 The GNU Fortran compiler passes the
247 @uref{http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/fcvs21_f95.html,
248 NIST Fortran 77 Test Suite}, and produces acceptable results on the
249 @uref{https://www.netlib.org/lapack/faq.html, LAPACK Test Suite}.
250 It also provides respectable performance on
251 the @uref{https://polyhedron.com/?page_id=175,
252 Polyhedron Fortran compiler benchmarks} and the
253 @uref{https://www.netlib.org/benchmark/livermore,
254 Livermore Fortran Kernels test}.  It has been used to compile a number of
255 large real-world programs, including
256 @uref{http://hirlam.org/, the HARMONIE and HIRLAM weather forecasting code} and
257 @uref{https://github.com/dylan-jayatilaka/tonto,
258 the Tonto quantum chemistry package}; see
259 @url{https://gcc.gnu.org/@/wiki/@/GfortranApps} for an extended list.
261 GNU Fortran provides the following functionality:
263 @itemize @bullet
264 @item
265 Read a program, stored in a file and containing @dfn{source code}
266 instructions written in Fortran 77.
268 @item
269 Translate the program into instructions a computer
270 can carry out more quickly than it takes to translate the
271 original Fortran instructions.
272 The result after compilation of a program is
273 @dfn{machine code},
274 which is efficiently translated and processed
275 by a machine such as your computer.
276 Humans usually are not as good writing machine code
277 as they are at writing Fortran (or C++, Ada, or Java),
278 because it is easy to make tiny mistakes writing machine code.
280 @item
281 Provide information about the reasons why
282 the compiler may be unable to create a binary from the source code,
283 for example if the source code is flawed.
284 The Fortran language standards require that the compiler can point out
285 mistakes in your code.
286 An incorrect usage of the language causes an @dfn{error message}.
288 The compiler also attempts to diagnose cases where your
289 program contains a correct usage of the language,
290 but instructs the computer to do something questionable.
291 This kind of diagnostic message is called a @dfn{warning message}.
293 @item
294 Provide optional information about the translation passes
295 from the source code to machine code.
296 This can help you to find the cause of
297 certain bugs which may not be obvious in the source code,
298 but may be more easily found at a lower level compiler output.
299 It also helps developers to find bugs in the compiler itself.
301 @item
302 Provide information in the generated machine code that can
303 make it easier to find bugs in the program (using a debugging tool,
304 called a @dfn{debugger}, such as the GNU Debugger @command{gdb}).
306 @item
307 Locate and gather machine code already generated to
308 perform actions requested by statements in the program.
309 This machine code is organized into @dfn{modules} and is located
310 and @dfn{linked} to the user program.
311 @end itemize
313 The GNU Fortran compiler consists of several components:
315 @itemize @bullet
316 @item
317 A version of the @command{gcc} command
318 (which also might be installed as the system's @command{cc} command)
319 that also understands and accepts Fortran source code.
320 The @command{gcc} command is the @dfn{driver} program for
321 all the languages in the GNU Compiler Collection (GCC);
322 With @command{gcc},
323 you can compile the source code of any language for
324 which a front end is available in GCC.
326 @item
327 The @command{gfortran} command itself,
328 which also might be installed as the
329 system's @command{f95} command.
330 @command{gfortran} is just another driver program,
331 but specifically for the Fortran compiler only.
332 The primary difference between the @command{gcc} and @command{gfortran}
333 commands is that the latter automatically links the correct libraries
334 to your program.
336 @item
337 A collection of run-time libraries.
338 These libraries contain the machine code needed to support
339 capabilities of the Fortran language that are not directly
340 provided by the machine code generated by the
341 @command{gfortran} compilation phase,
342 such as intrinsic functions and subroutines,
343 and routines for interaction with files and the operating system.
344 @c and mechanisms to spawn,
345 @c unleash and pause threads in parallelized code.
347 @item
348 The Fortran compiler itself, (@command{f951}).
349 This is the GNU Fortran parser and code generator,
350 linked to and interfaced with the GCC backend library.
351 @command{f951} ``translates'' the source code to
352 assembler code.  You would typically not use this
353 program directly;
354 instead, the @command{gcc} or @command{gfortran} driver
355 programs call it for you.
356 @end itemize
359 @c ---------------------------------------------------------------------
360 @c GNU Fortran and GCC
361 @c ---------------------------------------------------------------------
363 @node GNU Fortran and GCC
364 @section GNU Fortran and GCC
365 @cindex GNU Compiler Collection
366 @cindex GCC
368 GNU Fortran is a part of GCC, the @dfn{GNU Compiler Collection}.  GCC
369 consists of a collection of front ends for various languages, which
370 translate the source code into a language-independent form called
371 @dfn{GENERIC}.  This is then processed by a common middle end which
372 provides optimization, and then passed to one of a collection of back
373 ends which generate code for different computer architectures and
374 operating systems.
376 Functionally, this is implemented with a driver program (@command{gcc})
377 which provides the command-line interface for the compiler.  It calls
378 the relevant compiler front-end program (e.g., @command{f951} for
379 Fortran) for each file in the source code, and then calls the assembler
380 and linker as appropriate to produce the compiled output.  In a copy of
381 GCC that has been compiled with Fortran language support enabled,
382 @command{gcc} recognizes files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.ftn},
383 @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03} and @file{.f08} extensions as
384 Fortran source code, and compiles it accordingly.  A @command{gfortran}
385 driver program is also provided, which is identical to @command{gcc}
386 except that it automatically links the Fortran runtime libraries into the
387 compiled program.
389 Source files with @file{.f}, @file{.for}, @file{.fpp}, @file{.ftn}, @file{.F},
390 @file{.FOR}, @file{.FPP}, and @file{.FTN} extensions are treated as fixed form.
391 Source files with @file{.f90}, @file{.f95}, @file{.f03}, @file{.f08},
392 @file{.F90}, @file{.F95}, @file{.F03} and @file{.F08} extensions are
393 treated as free form.  The capitalized versions of either form are run
394 through preprocessing.  Source files with the lower case @file{.fpp}
395 extension are also run through preprocessing.
397 This manual specifically documents the Fortran front end, which handles
398 the programming language's syntax and semantics.  The aspects of GCC
399 that relate to the optimization passes and the back-end code generation
400 are documented in the GCC manual; see
401 @ref{Top,,Introduction,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}.
402 The two manuals together provide a complete reference for the GNU
403 Fortran compiler.
405 @c ---------------------------------------------------------------------
406 @c Standards
407 @c ---------------------------------------------------------------------
409 @node Standards
410 @section Standards
411 @cindex Standards
413 @menu
414 * Fortran 95 status::
415 * Fortran 2003 status::
416 * Fortran 2008 status::
417 * Fortran 2018 status::
418 @end menu
420 Fortran is developed by the Working Group 5 of Sub-Committee 22 of the
421 Joint Technical Committee 1 of the International Organization for
422 Standardization and the International Electrotechnical Commission (IEC).
423 This group is known as @uref{http://www.nag.co.uk/sc22wg5/, WG5}.
424 Official Fortran standard documents are available for purchase
425 from ISO; a collection of free documents (typically final drafts) are
426 also available on the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/GFortranStandards, wiki}.
428 The GNU Fortran compiler implements ISO/IEC 1539:1997 (Fortran 95).
429 As such, it can also compile essentially all standard-compliant
430 Fortran 90 and Fortran 77 programs.  It also supports the ISO/IEC
431 TR-15581 enhancements to allocatable arrays.
433 GNU Fortran also supports almost all of ISO/IEC 1539-1:2004
434 (Fortran 2003) and ISO/IEC 1539-1:2010 (Fortran 2008).
435 It has partial support for features introduced in ISO/IEC
436 1539:2018 (Fortran 2018), the most recent version of the Fortran
437 language standard, including full support for the Technical Specification
438 @code{Further Interoperability of Fortran with C} (ISO/IEC TS 29113:2012).
439 More details on support for these standards can be
440 found in the following sections of the documentation.
442 Additionally, the GNU Fortran compilers supports the OpenMP specification
443 (version 4.5 and partial support of the features of the 5.0 version,
444 @url{https://openmp.org/@/specifications/}).
445 There also is support for the OpenACC specification (targeting
446 version 2.6, @uref{https://www.openacc.org/}).  See
447 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/OpenACC} for more information.
449 @node Fortran 95 status
450 @subsection Fortran 95 status
451 @cindex Varying length strings
452 @cindex strings, varying length
453 @cindex conditional compilation
455 The Fortran 95 standard specifies in Part 2 (ISO/IEC 1539-2:2000)
456 varying length character strings.  While GNU Fortran currently does not
457 support such strings directly, there exist two Fortran implementations
458 for them, which work with GNU Fortran. One can be found at
459 @uref{http://user.astro.wisc.edu/~townsend/static.php?ref=iso-varying-string}.
461 Deferred-length character strings of Fortran 2003 supports part of
462 the features of @code{ISO_VARYING_STRING} and should be considered as
463 replacement. (Namely, allocatable or pointers of the type
464 @code{character(len=:)}.)
466 Part 3 of the Fortran 95 standard (ISO/IEC 1539-3:1998) defines
467 Conditional Compilation, which is not widely used and not directly
468 supported by the GNU Fortran compiler.  You can use the program coco
469 to preprocess such files (@uref{http://www.daniellnagle.com/coco.html}).
471 @node Fortran 2003 status
472 @subsection Fortran 2003 status
474 GNU Fortran implements the Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004) standard
475 except for finalization support, which is incomplete.
476 See the
477 @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2003, wiki page} for a full list
478 of new features introduced by Fortran 2003 and their implementation status.
480 @node Fortran 2008 status
481 @subsection Fortran 2008 status
483 The GNU Fortran compiler supports almost all features of Fortran 2008;
484 the @uref{https://gcc.gnu.org/wiki/Fortran2008Status, wiki}
485 has some information about the current implementation status.
486 In particular, the following are not yet supported:
488 @itemize @bullet
489 @item
490 @code{DO CONCURRENT} and @code{FORALL} do not recognize a
491 type-spec in the loop header.
493 @item
494 The change to permit any constant expression in subscripts and
495 nested implied-do limits in a @code{DATA} statement has not been implemented.
496 @end itemize
499 @node Fortran 2018 status
500 @subsection Fortran 2018 status
502 Fortran 2018 (ISO/IEC 1539:2018) is the most recent version
503 of the Fortran language standard.  GNU Fortran implements some of the
504 new features of this standard:
506 @itemize @bullet
507 @item
508 All Fortran 2018 features derived from ISO/IEC TS 29113:2012,
509 ``Further Interoperability of Fortran with C'', are supported by GNU Fortran.
510 This includes assumed-type and assumed-rank objects and
511 the @code{SELECT RANK} construct as well as the parts relating to
512 @code{BIND(C)} functions.
513 See also @ref{Further Interoperability of Fortran with C}.
515 @item
516 GNU Fortran supports a subset of features derived from ISO/IEC TS 18508:2015,
517 ``Additional Parallel Features in Fortran'':
519 @itemize @bullet
520 @item
521 The new atomic ADD, CAS, FETCH and ADD/OR/XOR, OR and XOR intrinsics.
523 @item
524 The @code{CO_MIN} and @code{CO_MAX} and @code{SUM} reduction intrinsics,
525 and the @code{CO_BROADCAST} and @code{CO_REDUCE} intrinsic, except that those
526 do not support polymorphic types or types with allocatable, pointer or
527 polymorphic components.
529 @item
530 Events (@code{EVENT POST}, @code{EVENT WAIT}, @code{EVENT_QUERY}).
532 @item
533 Failed images (@code{FAIL IMAGE}, @code{IMAGE_STATUS},
534 @code{FAILED_IMAGES}, @code{STOPPED_IMAGES}).
536 @end itemize
538 @item
539 An @code{ERROR STOP} statement is permitted in a @code{PURE}
540 procedure.
542 @item
543 GNU Fortran supports the @code{IMPLICIT NONE} statement with an
544 @code{implicit-none-spec-list}.
546 @item
547 The behavior of the @code{INQUIRE} statement with the @code{RECL=}
548 specifier now conforms to Fortran 2018.
550 @end itemize
553 @c =====================================================================
554 @c PART I: INVOCATION REFERENCE
555 @c =====================================================================
557 @tex
558 \part{I}{Invoking GNU Fortran}
559 @end tex
561 @c ---------------------------------------------------------------------
562 @c Compiler Options
563 @c ---------------------------------------------------------------------
565 @include invoke.texi
568 @c ---------------------------------------------------------------------
569 @c Runtime
570 @c ---------------------------------------------------------------------
572 @node Runtime
573 @chapter Runtime:  Influencing runtime behavior with environment variables
574 @cindex environment variable
576 The behavior of the @command{gfortran} can be influenced by
577 environment variables.
579 Malformed environment variables are silently ignored.
581 @menu
582 * TMPDIR:: Directory for scratch files
583 * GFORTRAN_STDIN_UNIT:: Unit number for standard input
584 * GFORTRAN_STDOUT_UNIT:: Unit number for standard output
585 * GFORTRAN_STDERR_UNIT:: Unit number for standard error
586 * GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL:: Do not buffer I/O for all units
587 * GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED:: Do not buffer I/O for preconnected units.
588 * GFORTRAN_SHOW_LOCUS::  Show location for runtime errors
589 * GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS:: Print leading + where permitted
590 * GFORTRAN_LIST_SEPARATOR::  Separator for list output
591 * GFORTRAN_CONVERT_UNIT::  Set conversion for unformatted I/O
592 * GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE:: Show backtrace on run-time errors
593 * GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE:: Buffer size for formatted files
594 * GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE:: Buffer size for unformatted files
595 @end menu
597 @node TMPDIR
598 @section @env{TMPDIR}---Directory for scratch files
600 When opening a file with @code{STATUS='SCRATCH'}, GNU Fortran tries to
601 create the file in one of the potential directories by testing each
602 directory in the order below.
604 @enumerate
605 @item
606 The environment variable @env{TMPDIR}, if it exists.
608 @item
609 On the MinGW target, the directory returned by the @code{GetTempPath}
610 function. Alternatively, on the Cygwin target, the @env{TMP} and
611 @env{TEMP} environment variables, if they exist, in that order.
613 @item
614 The @code{P_tmpdir} macro if it is defined, otherwise the directory
615 @file{/tmp}.
616 @end enumerate
618 @node GFORTRAN_STDIN_UNIT
619 @section @env{GFORTRAN_STDIN_UNIT}---Unit number for standard input
621 This environment variable can be used to select the unit number
622 preconnected to standard input.  This must be a positive integer.
623 The default value is 5.
625 @node GFORTRAN_STDOUT_UNIT
626 @section @env{GFORTRAN_STDOUT_UNIT}---Unit number for standard output
628 This environment variable can be used to select the unit number
629 preconnected to standard output.  This must be a positive integer.
630 The default value is 6.
632 @node GFORTRAN_STDERR_UNIT
633 @section @env{GFORTRAN_STDERR_UNIT}---Unit number for standard error
635 This environment variable can be used to select the unit number
636 preconnected to standard error.  This must be a positive integer.
637 The default value is 0.
639 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL
640 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL}---Do not buffer I/O on all units
642 This environment variable controls whether all I/O is unbuffered.  If
643 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, all I/O is
644 unbuffered.  This will slow down small sequential reads and writes.  If
645 the first letter is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.
646 This is the default.
648 @node GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED
649 @section @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED}---Do not buffer I/O on preconnected units
651 The environment variable named @env{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} controls
652 whether I/O on a preconnected unit (i.e.@: STDOUT or STDERR) is unbuffered.  If
653 the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, I/O is unbuffered.  This
654 will slow down small sequential reads and writes.  If the first letter
655 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, I/O is buffered.  This is the default.
657 @node GFORTRAN_SHOW_LOCUS
658 @section @env{GFORTRAN_SHOW_LOCUS}---Show location for runtime errors
660 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1}, filename and
661 line numbers for runtime errors are printed.  If the first letter is
662 @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, do not print filename and line numbers
663 for runtime errors.  The default is to print the location.
665 @node GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS
666 @section @env{GFORTRAN_OPTIONAL_PLUS}---Print leading + where permitted
668 If the first letter is @samp{y}, @samp{Y} or @samp{1},
669 a plus sign is printed
670 where permitted by the Fortran standard.  If the first letter
671 is @samp{n}, @samp{N} or @samp{0}, a plus sign is not printed
672 in most cases.  Default is not to print plus signs.
674 @node GFORTRAN_LIST_SEPARATOR
675 @section @env{GFORTRAN_LIST_SEPARATOR}---Separator for list output
677 This environment variable specifies the separator when writing
678 list-directed output.  It may contain any number of spaces and
679 at most one comma.  If you specify this on the command line,
680 be sure to quote spaces, as in
681 @smallexample
682 $ GFORTRAN_LIST_SEPARATOR='  ,  ' ./a.out
683 @end smallexample
684 when @command{a.out} is the compiled Fortran program that you want to run.
685 Default is a single space.
687 @node GFORTRAN_CONVERT_UNIT
688 @section @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}---Set conversion for unformatted I/O
690 By setting the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable, it is possible
691 to change the representation of data for unformatted files.
692 The syntax for the @env{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} variable for
693 most systems is:
694 @smallexample
695 GFORTRAN_CONVERT_UNIT: mode | mode ';' exception | exception ;
696 mode: 'native' | 'swap' | 'big_endian' | 'little_endian' ;
697 exception: mode ':' unit_list | unit_list ;
698 unit_list: unit_spec | unit_list unit_spec ;
699 unit_spec: INTEGER | INTEGER '-' INTEGER ;
700 @end smallexample
701 The variable consists of an optional default mode, followed by
702 a list of optional exceptions, which are separated by semicolons
703 from the preceding default and each other.  Each exception consists
704 of a format and a comma-separated list of units.  Valid values for
705 the modes are the same as for the @code{CONVERT} specifier:
707 @itemize @w{}
708 @item @code{NATIVE} Use the native format.  This is the default.
709 @item @code{SWAP} Swap between little- and big-endian.
710 @item @code{LITTLE_ENDIAN} Use the little-endian format
711 for unformatted files.
712 @item @code{BIG_ENDIAN} Use the big-endian format for unformatted files.
713 @end itemize
714 For POWER systems which support @option{-mabi=ieeelongdouble},
715 there are additional options, which can be combined with the
716 others with commas. Those are
717 @itemize @w{}
718 @item @code{R16_IEEE} Use IEEE 128-bit format for @code{REAL(KIND=16)}.
719 @item @code{R16_IBM} Use IBM @code{long double} format for
720 @code{REAL(KIND=16)}.
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 @item @code{'big_endian,r16_ibm'} Do all unformatted I/O in big-endian
731 mode and use IBM long double for output of @code{REAL(KIND=16)} values.
732 @end itemize
734 Setting the environment variables should be done on the command
735 line or via the @command{export}
736 command for @command{sh}-compatible shells and via @command{setenv}
737 for @command{csh}-compatible shells.
739 Example for @command{sh}:
740 @smallexample
741 $ gfortran foo.f90
742 $ GFORTRAN_CONVERT_UNIT='big_endian;native:10-20' ./a.out
743 @end smallexample
745 Example code for @command{csh}:
746 @smallexample
747 % gfortran foo.f90
748 % setenv GFORTRAN_CONVERT_UNIT 'big_endian;native:10-20'
749 % ./a.out
750 @end smallexample
752 Using anything but the native representation for unformatted data
753 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
754 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
755 portable.
757 @xref{CONVERT specifier}, for an alternative way to specify the
758 data representation for unformatted files.  @xref{Runtime Options}, for
759 setting a default data representation for the whole program.  The
760 @code{CONVERT} specifier overrides the @option{-fconvert} compile options.
762 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
763 environment variable will override the CONVERT specifier in the
764 open statement}.  This is to give control over data formats to
765 users who do not have the source code of their program available.
767 @node GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE
768 @section @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE}---Show backtrace on run-time errors
770 If the @env{GFORTRAN_ERROR_BACKTRACE} variable is set to @samp{y},
771 @samp{Y} or @samp{1} (only the first letter is relevant) then a
772 backtrace is printed when a serious run-time error occurs.  To disable
773 the backtracing, set the variable to @samp{n}, @samp{N}, @samp{0}.
774 Default is to print a backtrace unless the @option{-fno-backtrace}
775 compile option was used.
777 @node GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE
778 @section @env{GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE}---Set buffer size for formatted I/O
780 The @env{GFORTRAN_FORMATTED_BUFFER_SIZE} environment variable
781 specifies buffer size in bytes to be used for formatted output.
782 The default value is 8192.
784 @node GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE
785 @section @env{GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE}---Set buffer size for unformatted I/O
787 The @env{GFORTRAN_UNFORMATTED_BUFFER_SIZE} environment variable
788 specifies buffer size in bytes to be used for unformatted output.
789 The default value is 131072.
791 @c =====================================================================
792 @c PART II: LANGUAGE REFERENCE
793 @c =====================================================================
795 @tex
796 \part{II}{Language Reference}
797 @end tex
801 @c ---------------------------------------------------------------------
802 @c Compiler Characteristics
803 @c ---------------------------------------------------------------------
805 @node Compiler Characteristics
806 @chapter Compiler Characteristics
808 This chapter describes certain characteristics of the GNU Fortran
809 compiler, that are not specified by the Fortran standard, but which
810 might in some way or another become visible to the programmer.
812 @menu
813 * KIND Type Parameters::
814 * Internal representation of LOGICAL variables::
815 * Evaluation of logical expressions::
816 * MAX and MIN intrinsics with REAL NaN arguments::
817 * Thread-safety of the runtime library::
818 * Data consistency and durability::
819 * Files opened without an explicit ACTION= specifier::
820 * File operations on symbolic links::
821 * File format of unformatted sequential files::
822 * Asynchronous I/O::
823 * Behavior on integer overflow::
824 @end menu
827 @node KIND Type Parameters
828 @section KIND Type Parameters
829 @cindex kind
831 The @code{KIND} type parameters supported by GNU Fortran for the primitive
832 data types are:
834 @table @code
836 @item INTEGER
837 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
839 @item LOGICAL
840 1, 2, 4, 8*, 16*, default: 4**
842 @item REAL
843 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
845 @item COMPLEX
846 4, 8, 10*, 16*, default: 4***
848 @item DOUBLE PRECISION
849 4, 8, 10*, 16*, default: 8***
851 @item CHARACTER
852 1, 4, default: 1
854 @end table
856 @noindent
857 * not available on all systems @*
858 ** unless @option{-fdefault-integer-8} is used @*
859 *** unless @option{-fdefault-real-8} is used (see @ref{Fortran Dialect Options})
861 @noindent
862 The @code{KIND} value matches the storage size in bytes, except for
863 @code{COMPLEX} where the storage size is twice as much (or both real and
864 imaginary part are a real value of the given size).  It is recommended to use
865 the @ref{SELECTED_CHAR_KIND}, @ref{SELECTED_INT_KIND} and
866 @ref{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics or the @code{INT8}, @code{INT16},
867 @code{INT32}, @code{INT64}, @code{REAL32}, @code{REAL64}, and @code{REAL128}
868 parameters of the @code{ISO_FORTRAN_ENV} module instead of the concrete values.
869 The available kind parameters can be found in the constant arrays
870 @code{CHARACTER_KINDS}, @code{INTEGER_KINDS}, @code{LOGICAL_KINDS} and
871 @code{REAL_KINDS} in the @ref{ISO_FORTRAN_ENV} module.  For C interoperability,
872 the kind parameters of the @ref{ISO_C_BINDING} module should be used.
875 @node Internal representation of LOGICAL variables
876 @section Internal representation of LOGICAL variables
877 @cindex logical, variable representation
879 The Fortran standard does not specify how variables of @code{LOGICAL}
880 type are represented, beyond requiring that @code{LOGICAL} variables
881 of default kind have the same storage size as default @code{INTEGER}
882 and @code{REAL} variables.  The GNU Fortran internal representation is
883 as follows.
885 A @code{LOGICAL(KIND=N)} variable is represented as an
886 @code{INTEGER(KIND=N)} variable, however, with only two permissible
887 values: @code{1} for @code{.TRUE.} and @code{0} for
888 @code{.FALSE.}.  Any other integer value results in undefined behavior.
890 See also @ref{Argument passing conventions} and @ref{Interoperability with C}.
893 @node Evaluation of logical expressions
894 @section Evaluation of logical expressions
896 The Fortran standard does not require the compiler to evaluate all parts of an
897 expression, if they do not contribute to the final result.  For logical
898 expressions with @code{.AND.} or @code{.OR.} operators, in particular, GNU
899 Fortran will optimize out function calls (even to impure functions) if the
900 result of the expression can be established without them.  However, since not
901 all compilers do that, and such an optimization can potentially modify the
902 program flow and subsequent results, GNU Fortran throws warnings for such
903 situations with the @option{-Wfunction-elimination} flag.
906 @node MAX and MIN intrinsics with REAL NaN arguments
907 @section MAX and MIN intrinsics with REAL NaN arguments
908 @cindex MAX, MIN, NaN
910 The Fortran standard does not specify what the result of the
911 @code{MAX} and @code{MIN} intrinsics are if one of the arguments is a
912 @code{NaN}.  Accordingly, the GNU Fortran compiler does not specify
913 that either, as this allows for faster and more compact code to be
914 generated.  If the programmer wishes to take some specific action in
915 case one of the arguments is a @code{NaN}, it is necessary to
916 explicitly test the arguments before calling @code{MAX} or @code{MIN},
917 e.g. with the @code{IEEE_IS_NAN} function from the intrinsic module
918 @code{IEEE_ARITHMETIC}.
921 @node Thread-safety of the runtime library
922 @section Thread-safety of the runtime library
923 @cindex thread-safety, threads
925 GNU Fortran can be used in programs with multiple threads, e.g.@: by
926 using OpenMP, by calling OS thread handling functions via the
927 @code{ISO_C_BINDING} facility, or by GNU Fortran compiled library code
928 being called from a multi-threaded program.
930 The GNU Fortran runtime library, (@code{libgfortran}), supports being
931 called concurrently from multiple threads with the following
932 exceptions.
934 During library initialization, the C @code{getenv} function is used,
935 which need not be thread-safe.  Similarly, the @code{getenv}
936 function is used to implement the @code{GET_ENVIRONMENT_VARIABLE} and
937 @code{GETENV} intrinsics.  It is the responsibility of the user to
938 ensure that the environment is not being updated concurrently when any
939 of these actions are taking place.
941 The @code{EXECUTE_COMMAND_LINE} and @code{SYSTEM} intrinsics are
942 implemented with the @code{system} function, which need not be
943 thread-safe.  It is the responsibility of the user to ensure that
944 @code{system} is not called concurrently.
946 For platforms not supporting thread-safe POSIX functions, further
947 functionality might not be thread-safe.  For details, please consult
948 the documentation for your operating system.
950 The GNU Fortran runtime library uses various C library functions that
951 depend on the locale, such as @code{strtod} and @code{snprintf}.  In
952 order to work correctly in locale-aware programs that set the locale
953 using @code{setlocale}, the locale is reset to the default ``C''
954 locale while executing a formatted @code{READ} or @code{WRITE}
955 statement.  On targets supporting the POSIX 2008 per-thread locale
956 functions (e.g. @code{newlocale}, @code{uselocale},
957 @code{freelocale}), these are used and thus the global locale set
958 using @code{setlocale} or the per-thread locales in other threads are
959 not affected.  However, on targets lacking this functionality, the
960 global LC_NUMERIC locale is set to ``C'' during the formatted I/O.
961 Thus, on such targets it's not safe to call @code{setlocale}
962 concurrently from another thread while a Fortran formatted I/O
963 operation is in progress.  Also, other threads doing something
964 dependent on the LC_NUMERIC locale might not work correctly if a
965 formatted I/O operation is in progress in another thread.
967 @node Data consistency and durability
968 @section Data consistency and durability
969 @cindex consistency, durability
971 This section contains a brief overview of data and metadata
972 consistency and durability issues when doing I/O.
974 With respect to durability, GNU Fortran makes no effort to ensure that
975 data is committed to stable storage. If this is required, the GNU
976 Fortran programmer can use the intrinsic @code{FNUM} to retrieve the
977 low level file descriptor corresponding to an open Fortran unit. Then,
978 using e.g. the @code{ISO_C_BINDING} feature, one can call the
979 underlying system call to flush dirty data to stable storage, such as
980 @code{fsync} on POSIX, @code{_commit} on MingW, or @code{fcntl(fd,
981 F_FULLSYNC, 0)} on Mac OS X. The following example shows how to call
982 fsync:
984 @smallexample
985   ! Declare the interface for POSIX fsync function
986   interface
987     function fsync (fd) bind(c,name="fsync")
988     use iso_c_binding, only: c_int
989       integer(c_int), value :: fd
990       integer(c_int) :: fsync
991     end function fsync
992   end interface
994   ! Variable declaration
995   integer :: ret
997   ! Opening unit 10
998   open (10,file="foo")
1000   ! ...
1001   ! Perform I/O on unit 10
1002   ! ...
1004   ! Flush and sync
1005   flush(10)
1006   ret = fsync(fnum(10))
1008   ! Handle possible error
1009   if (ret /= 0) stop "Error calling FSYNC"
1010 @end smallexample
1012 With respect to consistency, for regular files GNU Fortran uses
1013 buffered I/O in order to improve performance. This buffer is flushed
1014 automatically when full and in some other situations, e.g. when
1015 closing a unit. It can also be explicitly flushed with the
1016 @code{FLUSH} statement. Also, the buffering can be turned off with the
1017 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL} and
1018 @code{GFORTRAN_UNBUFFERED_PRECONNECTED} environment variables. Special
1019 files, such as terminals and pipes, are always unbuffered. Sometimes,
1020 however, further things may need to be done in order to allow other
1021 processes to see data that GNU Fortran has written, as follows.
1023 The Windows platform supports a relaxed metadata consistency model,
1024 where file metadata is written to the directory lazily. This means
1025 that, for instance, the @code{dir} command can show a stale size for a
1026 file. One can force a directory metadata update by closing the unit,
1027 or by calling @code{_commit} on the file descriptor. Note, though,
1028 that @code{_commit} will force all dirty data to stable storage, which
1029 is often a very slow operation.
1031 The Network File System (NFS) implements a relaxed consistency model
1032 called open-to-close consistency. Closing a file forces dirty data and
1033 metadata to be flushed to the server, and opening a file forces the
1034 client to contact the server in order to revalidate cached
1035 data. @code{fsync} will also force a flush of dirty data and metadata
1036 to the server. Similar to @code{open} and @code{close}, acquiring and
1037 releasing @code{fcntl} file locks, if the server supports them, will
1038 also force cache validation and flushing dirty data and metadata.
1041 @node Files opened without an explicit ACTION= specifier
1042 @section Files opened without an explicit ACTION= specifier
1043 @cindex open, action
1045 The Fortran standard says that if an @code{OPEN} statement is executed
1046 without an explicit @code{ACTION=} specifier, the default value is
1047 processor dependent.  GNU Fortran behaves as follows:
1049 @enumerate
1050 @item Attempt to open the file with @code{ACTION='READWRITE'}
1051 @item If that fails, try to open with @code{ACTION='READ'}
1052 @item If that fails, try to open with @code{ACTION='WRITE'}
1053 @item If that fails, generate an error
1054 @end enumerate
1057 @node File operations on symbolic links
1058 @section File operations on symbolic links
1059 @cindex file, symbolic link
1061 This section documents the behavior of GNU Fortran for file operations on
1062 symbolic links, on systems that support them.
1064 @itemize
1066 @item Results of INQUIRE statements of the ``inquire by file'' form will
1067 relate to the target of the symbolic link. For example,
1068 @code{INQUIRE(FILE="foo",EXIST=ex)} will set @var{ex} to @var{.true.} if
1069 @var{foo} is a symbolic link pointing to an existing file, and @var{.false.}
1070 if @var{foo} points to an non-existing file (``dangling'' symbolic link).
1072 @item Using the @code{OPEN} statement with a @code{STATUS="NEW"} specifier
1073 on a symbolic link will result in an error condition, whether the symbolic
1074 link points to an existing target or is dangling.
1076 @item If a symbolic link was connected, using the @code{CLOSE} statement
1077 with a @code{STATUS="DELETE"} specifier will cause the symbolic link itself
1078 to be deleted, not its target.
1080 @end itemize
1082 @node File format of unformatted sequential files
1083 @section File format of unformatted sequential files
1084 @cindex file, unformatted sequential
1085 @cindex unformatted sequential
1086 @cindex sequential, unformatted
1087 @cindex record marker
1088 @cindex subrecord
1090 Unformatted sequential files are stored as logical records using
1091 record markers.  Each logical record consists of one of more
1092 subrecords.
1094 Each subrecord consists of a leading record marker, the data written
1095 by the user program, and a trailing record marker.  The record markers
1096 are four-byte integers by default, and eight-byte integers if the
1097 @option{-fmax-subrecord-length=8} option (which exists for backwards
1098 compability only) is in effect.
1100 The representation of the record markers is that of unformatted files
1101 given with the @option{-fconvert} option, the @ref{CONVERT specifier}
1102 in an open statement or the @ref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT} environment
1103 variable.
1105 The maximum number of bytes of user data in a subrecord is 2147483639
1106 (2 GiB - 9) for a four-byte record marker.  This limit can be lowered
1107 with the @option{-fmax-subrecord-length} option, although this is
1108 rarely useful. If the length of a logical record exceeds this limit,
1109 the data is distributed among several subrecords.
1111 The absolute of the number stored in the record markers is the number
1112 of bytes of user data in the corresponding subrecord.  If the leading
1113 record marker of a subrecord contains a negative number, another
1114 subrecord follows the current one.  If the trailing record marker
1115 contains a negative number, then there is a preceding subrecord.
1117 In the most simple case, with only one subrecord per logical record,
1118 both record markers contain the number of bytes of user data in the
1119 record.
1121 The format for unformatted sequential data can be duplicated using
1122 unformatted stream, as shown in the example program for an unformatted
1123 record containing a single subrecord:
1125 @smallexample
1126 program main
1127   use iso_fortran_env, only: int32
1128   implicit none
1129   integer(int32) :: i
1130   real, dimension(10) :: a, b
1131   call random_number(a)
1132   open (10,file='test.dat',form='unformatted',access='stream')
1133   inquire (iolength=i) a
1134   write (10) i, a, i
1135   close (10)
1136   open (10,file='test.dat',form='unformatted')
1137   read (10) b
1138   if (all (a == b)) print *,'success!'
1139 end program main
1140 @end smallexample
1142 @node Asynchronous I/O
1143 @section Asynchronous I/O
1144 @cindex input/output, asynchronous
1145 @cindex asynchronous I/O
1147 Asynchronous I/O is supported if the program is linked against the
1148 POSIX thread library. If that is not the case, all I/O is performed
1149 as synchronous. On systems which do not support pthread condition
1150 variables, such as AIX, I/O is also performed as synchronous.
1152 On some systems, such as Darwin or Solaris, the POSIX thread library
1153 is always linked in, so asynchronous I/O is always performed. On other
1154 sytems, such as Linux, it is necessary to specify @option{-pthread},
1155 @option{-lpthread} or @option{-fopenmp} during the linking step.
1157 @c ---------------------------------------------------------------------
1158 @c Extensions
1159 @c ---------------------------------------------------------------------
1161 @c Maybe this chapter should be merged with the 'Standards' section,
1162 @c whenever that is written :-)
1164 @node Behavior on integer overflow
1165 @section Behavior on integer overflow
1166 @cindex integer overflow
1167 @cindex overflow handling
1169 Integer overflow is prohibited by the Fortran standard.  The behavior
1170 of gfortran on integer overflow is undefined by default.  Traditional
1171 code, like linear congruential pseudo-random number generators in old
1172 programs that rely on specific, non-standard behavior may generate
1173 unexpected results.  The @option{-fsanitize=undefined} option can be
1174 used to detect such code at runtime.
1176 It is recommended to use the intrinsic subroutine @code{RANDOM_NUMBER}
1177 for random number generators or, if the old behavior is desired, to
1178 use the @option{-fwrapv} option.  Note that this option can impact
1179 performance.
1181 @node Extensions
1182 @chapter Extensions
1183 @cindex extensions
1185 The two sections below detail the extensions to standard Fortran that are
1186 implemented in GNU Fortran, as well as some of the popular or
1187 historically important extensions that are not (or not yet) implemented.
1188 For the latter case, we explain the alternatives available to GNU Fortran
1189 users, including replacement by standard-conforming code or GNU
1190 extensions.
1192 @menu
1193 * Extensions implemented in GNU Fortran::
1194 * Extensions not implemented in GNU Fortran::
1195 @end menu
1198 @node Extensions implemented in GNU Fortran
1199 @section Extensions implemented in GNU Fortran
1200 @cindex extensions, implemented
1202 GNU Fortran implements a number of extensions over standard Fortran.
1203 This chapter contains information on their syntax and meaning.  There
1204 are currently two categories of GNU Fortran extensions, those that
1205 provide functionality beyond that provided by any standard, and those
1206 that are supported by GNU Fortran purely for backward compatibility
1207 with legacy compilers.  By default, @option{-std=gnu} allows the
1208 compiler to accept both types of extensions, but to warn about the use
1209 of the latter.  Specifying either @option{-std=f95},
1210 @option{-std=f2003}, @option{-std=f2008}, or @option{-std=f2018}
1211 disables both types of extensions, and @option{-std=legacy} allows
1212 both without warning.  The special compile flag @option{-fdec} enables
1213 additional compatibility extensions along with those enabled by
1214 @option{-std=legacy}.
1216 @menu
1217 * Old-style kind specifications::
1218 * Old-style variable initialization::
1219 * Extensions to namelist::
1220 * X format descriptor without count field::
1221 * Commas in FORMAT specifications::
1222 * Missing period in FORMAT specifications::
1223 * Default widths for F@comma{} G and I format descriptors::
1224 * I/O item lists::
1225 * @code{Q} exponent-letter::
1226 * BOZ literal constants::
1227 * Real array indices::
1228 * Unary operators::
1229 * Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values::
1230 * Hollerith constants support::
1231 * Character conversion::
1232 * Cray pointers::
1233 * CONVERT specifier::
1234 * OpenMP::
1235 * OpenACC::
1236 * Argument list functions::
1237 * Read/Write after EOF marker::
1238 * STRUCTURE and RECORD::
1239 * UNION and MAP::
1240 * Type variants for integer intrinsics::
1241 * AUTOMATIC and STATIC attributes::
1242 * Extended math intrinsics::
1243 * Form feed as whitespace::
1244 * TYPE as an alias for PRINT::
1245 * %LOC as an rvalue::
1246 * .XOR. operator::
1247 * Bitwise logical operators::
1248 * Extended I/O specifiers::
1249 * Legacy PARAMETER statements::
1250 * Default exponents::
1251 @end menu
1253 @node Old-style kind specifications
1254 @subsection Old-style kind specifications
1255 @cindex kind, old-style
1257 GNU Fortran allows old-style kind specifications in declarations.  These
1258 look like:
1259 @smallexample
1260       TYPESPEC*size x,y,z
1261 @end smallexample
1262 @noindent
1263 where @code{TYPESPEC} is a basic type (@code{INTEGER}, @code{REAL},
1264 etc.), and where @code{size} is a byte count corresponding to the
1265 storage size of a valid kind for that type.  (For @code{COMPLEX}
1266 variables, @code{size} is the total size of the real and imaginary
1267 parts.)  The statement then declares @code{x}, @code{y} and @code{z} to
1268 be of type @code{TYPESPEC} with the appropriate kind.  This is
1269 equivalent to the standard-conforming declaration
1270 @smallexample
1271       TYPESPEC(k) x,y,z
1272 @end smallexample
1273 @noindent
1274 where @code{k} is the kind parameter suitable for the intended precision.  As
1275 kind parameters are implementation-dependent, use the @code{KIND},
1276 @code{SELECTED_INT_KIND} and @code{SELECTED_REAL_KIND} intrinsics to retrieve
1277 the correct value, for instance @code{REAL*8 x} can be replaced by:
1278 @smallexample
1279 INTEGER, PARAMETER :: dbl = KIND(1.0d0)
1280 REAL(KIND=dbl) :: x
1281 @end smallexample
1283 @node Old-style variable initialization
1284 @subsection Old-style variable initialization
1286 GNU Fortran allows old-style initialization of variables of the
1287 form:
1288 @smallexample
1289       INTEGER i/1/,j/2/
1290       REAL x(2,2) /3*0.,1./
1291 @end smallexample
1292 The syntax for the initializers is as for the @code{DATA} statement, but
1293 unlike in a @code{DATA} statement, an initializer only applies to the
1294 variable immediately preceding the initialization.  In other words,
1295 something like @code{INTEGER I,J/2,3/} is not valid.  This style of
1296 initialization is only allowed in declarations without double colons
1297 (@code{::}); the double colons were introduced in Fortran 90, which also
1298 introduced a standard syntax for initializing variables in type
1299 declarations.
1301 Examples of standard-conforming code equivalent to the above example
1302 are:
1303 @smallexample
1304 ! Fortran 90
1305       INTEGER :: i = 1, j = 2
1306       REAL :: x(2,2) = RESHAPE((/0.,0.,0.,1./),SHAPE(x))
1307 ! Fortran 77
1308       INTEGER i, j
1309       REAL x(2,2)
1310       DATA i/1/, j/2/, x/3*0.,1./
1311 @end smallexample
1313 Note that variables which are explicitly initialized in declarations
1314 or in @code{DATA} statements automatically acquire the @code{SAVE}
1315 attribute.
1317 @node Extensions to namelist
1318 @subsection Extensions to namelist
1319 @cindex Namelist
1321 GNU Fortran fully supports the Fortran 95 standard for namelist I/O
1322 including array qualifiers, substrings and fully qualified derived types.
1323 The output from a namelist write is compatible with namelist read.  The
1324 output has all names in upper case and indentation to column 1 after the
1325 namelist name.  Two extensions are permitted:
1327 Old-style use of @samp{$} instead of @samp{&}
1328 @smallexample
1329 $MYNML
1330  X(:)%Y(2) = 1.0 2.0 3.0
1331  CH(1:4) = "abcd"
1332 $END
1333 @end smallexample
1335 It should be noted that the default terminator is @samp{/} rather than
1336 @samp{&END}.
1338 Querying of the namelist when inputting from stdin.  After at least
1339 one space, entering @samp{?} sends to stdout the namelist name and the names of
1340 the variables in the namelist:
1341 @smallexample
1344 &mynml
1346  x%y
1347  ch
1348 &end
1349 @end smallexample
1351 Entering @samp{=?} outputs the namelist to stdout, as if
1352 @code{WRITE(*,NML = mynml)} had been called:
1353 @smallexample
1356 &MYNML
1357  X(1)%Y=  0.000000    ,  1.000000    ,  0.000000    ,
1358  X(2)%Y=  0.000000    ,  2.000000    ,  0.000000    ,
1359  X(3)%Y=  0.000000    ,  3.000000    ,  0.000000    ,
1360  CH=abcd,  /
1361 @end smallexample
1363 To aid this dialog, when input is from stdin, errors send their
1364 messages to stderr and execution continues, even if @code{IOSTAT} is set.
1366 @code{PRINT} namelist is permitted.  This causes an error if
1367 @option{-std=f95} is used.
1368 @smallexample
1369 PROGRAM test_print
1370   REAL, dimension (4)  ::  x = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0/)
1371   NAMELIST /mynml/ x
1372   PRINT mynml
1373 END PROGRAM test_print
1374 @end smallexample
1376 Expanded namelist reads are permitted.  This causes an error if
1377 @option{-std=f95} is used.  In the following example, the first element
1378 of the array will be given the value 0.00 and the two succeeding
1379 elements will be given the values 1.00 and 2.00.
1380 @smallexample
1381 &MYNML
1382   X(1,1) = 0.00 , 1.00 , 2.00
1384 @end smallexample
1386 When writing a namelist, if no @code{DELIM=} is specified, by default a
1387 double quote is used to delimit character strings. If -std=F95, F2003,
1388 or F2008, etc, the delim status is set to 'none'.  Defaulting to
1389 quotes ensures that namelists with character strings can be subsequently
1390 read back in accurately.
1392 @node X format descriptor without count field
1393 @subsection @code{X} format descriptor without count field
1395 To support legacy codes, GNU Fortran permits the count field of the
1396 @code{X} edit descriptor in @code{FORMAT} statements to be omitted.
1397 When omitted, the count is implicitly assumed to be one.
1399 @smallexample
1400        PRINT 10, 2, 3
1401 10     FORMAT (I1, X, I1)
1402 @end smallexample
1404 @node Commas in FORMAT specifications
1405 @subsection Commas in @code{FORMAT} specifications
1407 To support legacy codes, GNU Fortran allows the comma separator
1408 to be omitted immediately before and after character string edit
1409 descriptors in @code{FORMAT} statements.  A comma with no following format
1410 descriptor is permitted if the @option{-fdec-blank-format-item} is given on
1411 the command line. This is considered non-conforming code and is
1412 discouraged.
1414 @smallexample
1415        PRINT 10, 2, 3
1416 10     FORMAT ('FOO='I1' BAR='I2)
1417        print 20, 5, 6
1418 20     FORMAT (I3, I3,)
1419 @end smallexample
1422 @node Missing period in FORMAT specifications
1423 @subsection Missing period in @code{FORMAT} specifications
1425 To support legacy codes, GNU Fortran allows missing periods in format
1426 specifications if and only if @option{-std=legacy} is given on the
1427 command line.  This is considered non-conforming code and is
1428 discouraged.
1430 @smallexample
1431        REAL :: value
1432        READ(*,10) value
1433 10     FORMAT ('F4')
1434 @end smallexample
1436 @node Default widths for F@comma{} G and I format descriptors
1437 @subsection Default widths for @code{F}, @code{G} and @code{I} format descriptors
1439 To support legacy codes, GNU Fortran allows width to be omitted from format
1440 specifications if and only if @option{-fdec-format-defaults} is given on the
1441 command line.  Default widths will be used. This is considered non-conforming
1442 code and is discouraged.
1444 @smallexample
1445        REAL :: value1
1446        INTEGER :: value2
1447        WRITE(*,10) value1, value1, value2
1448 10     FORMAT ('F, G, I')
1449 @end smallexample
1452 @node I/O item lists
1453 @subsection I/O item lists
1454 @cindex I/O item lists
1456 To support legacy codes, GNU Fortran allows the input item list
1457 of the @code{READ} statement, and the output item lists of the
1458 @code{WRITE} and @code{PRINT} statements, to start with a comma.
1460 @node @code{Q} exponent-letter
1461 @subsection @code{Q} exponent-letter
1462 @cindex @code{Q} exponent-letter
1464 GNU Fortran accepts real literal constants with an exponent-letter
1465 of @code{Q}, for example, @code{1.23Q45}.  The constant is interpreted
1466 as a @code{REAL(16)} entity on targets that support this type.  If
1467 the target does not support @code{REAL(16)} but has a @code{REAL(10)}
1468 type, then the real-literal-constant will be interpreted as a
1469 @code{REAL(10)} entity.  In the absence of @code{REAL(16)} and
1470 @code{REAL(10)}, an error will occur.
1472 @node BOZ literal constants
1473 @subsection BOZ literal constants
1474 @cindex BOZ literal constants
1476 Besides decimal constants, Fortran also supports binary (@code{b}),
1477 octal (@code{o}) and hexadecimal (@code{z}) integer constants.  The
1478 syntax is: @samp{prefix quote digits quote}, where the prefix is
1479 either @code{b}, @code{o} or @code{z}, quote is either @code{'} or
1480 @code{"} and the digits are @code{0} or @code{1} for binary,
1481 between @code{0} and @code{7} for octal, and between @code{0} and
1482 @code{F} for hexadecimal.  (Example: @code{b'01011101'}.)
1484 Up to Fortran 95, BOZ literal constants were only allowed to initialize
1485 integer variables in DATA statements.  Since Fortran 2003 BOZ literal
1486 constants are also allowed as actual arguments to the @code{REAL},
1487 @code{DBLE}, @code{INT} and @code{CMPLX} intrinsic functions.
1488 The BOZ literal constant is simply a string of bits, which is padded
1489 or truncated as needed, during conversion to a numeric type.  The 
1490 Fortran standard states that the treatment of the sign bit is processor
1491 dependent.  Gfortran interprets the sign bit as a user would expect.
1493 As a deprecated extension, GNU Fortran allows hexadecimal BOZ literal
1494 constants to be specified using the @code{X} prefix.  That the BOZ literal
1495 constant can also be specified by adding a suffix to the string, for
1496 example, @code{Z'ABC'} and @code{'ABC'X} are equivalent.  Additionally,
1497 as extension, BOZ literals are permitted in some contexts outside of
1498 @code{DATA} and the intrinsic functions listed in the Fortran standard.
1499 Use @option{-fallow-invalid-boz} to enable the extension.
1501 @node Real array indices
1502 @subsection Real array indices
1503 @cindex array, indices of type real
1505 As an extension, GNU Fortran allows the use of @code{REAL} expressions
1506 or variables as array indices.
1508 @node Unary operators
1509 @subsection Unary operators
1510 @cindex operators, unary
1512 As an extension, GNU Fortran allows unary plus and unary minus operators
1513 to appear as the second operand of binary arithmetic operators without
1514 the need for parenthesis.
1516 @smallexample
1517        X = Y * -Z
1518 @end smallexample
1520 @node Implicitly convert LOGICAL and INTEGER values
1521 @subsection Implicitly convert @code{LOGICAL} and @code{INTEGER} values
1522 @cindex conversion, to integer
1523 @cindex conversion, to logical
1525 As an extension for backwards compatibility with other compilers, GNU
1526 Fortran allows the implicit conversion of @code{LOGICAL} values to
1527 @code{INTEGER} values and vice versa.  When converting from a
1528 @code{LOGICAL} to an @code{INTEGER}, @code{.FALSE.} is interpreted as
1529 zero, and @code{.TRUE.} is interpreted as one.  When converting from
1530 @code{INTEGER} to @code{LOGICAL}, the value zero is interpreted as
1531 @code{.FALSE.} and any nonzero value is interpreted as @code{.TRUE.}.
1533 @smallexample
1534         LOGICAL :: l
1535         l = 1
1536 @end smallexample
1537 @smallexample
1538         INTEGER :: i
1539         i = .TRUE.
1540 @end smallexample
1542 However, there is no implicit conversion of @code{INTEGER} values in
1543 @code{if}-statements, nor of @code{LOGICAL} or @code{INTEGER} values
1544 in I/O operations.
1546 @node Hollerith constants support
1547 @subsection Hollerith constants support
1548 @cindex Hollerith constants
1550 GNU Fortran supports Hollerith constants in assignments, @code{DATA}
1551 statements, function and subroutine arguments. A Hollerith constant is
1552 written as a string of characters preceded by an integer constant 
1553 indicating the character count, and the letter @code{H} or
1554 @code{h}, and stored in bytewise fashion in a numeric (@code{INTEGER},
1555 @code{REAL}, or @code{COMPLEX}), @code{LOGICAL} or @code{CHARACTER} variable.
1556 The constant will be padded with spaces or truncated to fit the size of
1557 the variable in which it is stored.
1559 Examples of valid uses of Hollerith constants:
1560 @smallexample
1561       complex*16 x(2)
1562       data x /16Habcdefghijklmnop, 16Hqrstuvwxyz012345/
1563       x(1) = 16HABCDEFGHIJKLMNOP
1564       call foo (4h abc)
1565 @end smallexample
1567 Examples of Hollerith constants:
1568 @smallexample
1569       integer*4 a
1570       a = 0H         ! Invalid, at least one character is needed.
1571       a = 4HAB12     ! Valid
1572       a = 8H12345678 ! Valid, but the Hollerith constant will be truncated.
1573       a = 3Hxyz      ! Valid, but the Hollerith constant will be padded.
1574 @end smallexample
1576 In general, Hollerith constants were used to provide a rudimentary
1577 facility for handling character strings in early Fortran compilers,
1578 prior to the introduction of @code{CHARACTER} variables in Fortran 77;
1579 in those cases, the standard-compliant equivalent is to convert the
1580 program to use proper character strings.  On occasion, there may be a
1581 case where the intent is specifically to initialize a numeric variable
1582 with a given byte sequence.  In these cases, the same result can be
1583 obtained by using the @code{TRANSFER} statement, as in this example.
1584 @smallexample
1585       integer(kind=4) :: a
1586       a = transfer ("abcd", a)     ! equivalent to: a = 4Habcd
1587 @end smallexample
1589 The use of the @option{-fdec} option extends support of Hollerith constants
1590 to comparisons:
1591 @smallexample
1592       integer*4 a
1593       a = 4hABCD
1594       if (a .ne. 4habcd) then
1595         write(*,*) "no match"
1596       end if
1597 @end smallexample
1599 Supported types are numeric (@code{INTEGER}, @code{REAL}, or @code{COMPLEX}),
1600 and @code{CHARACTER}.
1602 @node Character conversion
1603 @subsection Character conversion
1604 @cindex conversion, to character
1606 Allowing character literals to be used in a similar way to Hollerith constants
1607 is a non-standard extension.  This feature is enabled using
1608 -fdec-char-conversions and only applies to character literals of @code{kind=1}.
1610 Character literals can be used in @code{DATA} statements and assignments with
1611 numeric (@code{INTEGER}, @code{REAL}, or @code{COMPLEX}) or @code{LOGICAL}
1612 variables. Like Hollerith constants they are copied byte-wise fashion. The
1613 constant will be padded with spaces or truncated to fit the size of the
1614 variable in which it is stored.
1616 Examples:
1617 @smallexample
1618       integer*4 x
1619       data x / 'abcd' /
1621       x = 'A'       ! Will be padded.
1622       x = 'ab1234'  ! Will be truncated.
1623 @end smallexample
1626 @node Cray pointers
1627 @subsection Cray pointers
1628 @cindex pointer, Cray
1630 Cray pointers are part of a non-standard extension that provides a
1631 C-like pointer in Fortran.  This is accomplished through a pair of
1632 variables: an integer "pointer" that holds a memory address, and a
1633 "pointee" that is used to dereference the pointer.
1635 Pointer/pointee pairs are declared in statements of the form:
1636 @smallexample
1637         pointer ( <pointer> , <pointee> )
1638 @end smallexample
1640 @smallexample
1641         pointer ( <pointer1> , <pointee1> ), ( <pointer2> , <pointee2> ), ...
1642 @end smallexample
1643 The pointer is an integer that is intended to hold a memory address.
1644 The pointee may be an array or scalar.
1645 If an assumed-size array is permitted within the scoping unit, a
1646 pointee can be an assumed-size array.
1647 That is, the last dimension may be left unspecified by using a @code{*}
1648 in place of a value. A pointee cannot be an assumed shape array.
1649 No space is allocated for the pointee.
1651 The pointee may have its type declared before or after the pointer
1652 statement, and its array specification (if any) may be declared
1653 before, during, or after the pointer statement.  The pointer may be
1654 declared as an integer prior to the pointer statement.  However, some
1655 machines have default integer sizes that are different than the size
1656 of a pointer, and so the following code is not portable:
1657 @smallexample
1658         integer ipt
1659         pointer (ipt, iarr)
1660 @end smallexample
1661 If a pointer is declared with a kind that is too small, the compiler
1662 will issue a warning; the resulting binary will probably not work
1663 correctly, because the memory addresses stored in the pointers may be
1664 truncated.  It is safer to omit the first line of the above example;
1665 if explicit declaration of ipt's type is omitted, then the compiler
1666 will ensure that ipt is an integer variable large enough to hold a
1667 pointer.
1669 Pointer arithmetic is valid with Cray pointers, but it is not the same
1670 as C pointer arithmetic.  Cray pointers are just ordinary integers, so
1671 the user is responsible for determining how many bytes to add to a
1672 pointer in order to increment it.  Consider the following example:
1673 @smallexample
1674         real target(10)
1675         real pointee(10)
1676         pointer (ipt, pointee)
1677         ipt = loc (target)
1678         ipt = ipt + 1
1679 @end smallexample
1680 The last statement does not set @code{ipt} to the address of
1681 @code{target(1)}, as it would in C pointer arithmetic.  Adding @code{1}
1682 to @code{ipt} just adds one byte to the address stored in @code{ipt}.
1684 Any expression involving the pointee will be translated to use the
1685 value stored in the pointer as the base address.
1687 To get the address of elements, this extension provides an intrinsic
1688 function @code{LOC()}.  The @code{LOC()} function is equivalent to the
1689 @code{&} operator in C, except the address is cast to an integer type:
1690 @smallexample
1691         real ar(10)
1692         pointer(ipt, arpte(10))
1693         real arpte
1694         ipt = loc(ar)  ! Makes arpte is an alias for ar
1695         arpte(1) = 1.0 ! Sets ar(1) to 1.0
1696 @end smallexample
1697 The pointer can also be set by a call to the @code{MALLOC} intrinsic
1698 (see @ref{MALLOC}).
1700 Cray pointees often are used to alias an existing variable.  For
1701 example:
1702 @smallexample
1703         integer target(10)
1704         integer iarr(10)
1705         pointer (ipt, iarr)
1706         ipt = loc(target)
1707 @end smallexample
1708 As long as @code{ipt} remains unchanged, @code{iarr} is now an alias for
1709 @code{target}.  The optimizer, however, will not detect this aliasing, so
1710 it is unsafe to use @code{iarr} and @code{target} simultaneously.  Using
1711 a pointee in any way that violates the Fortran aliasing rules or
1712 assumptions is illegal.  It is the user's responsibility to avoid doing
1713 this; the compiler works under the assumption that no such aliasing
1714 occurs.
1716 Cray pointers will work correctly when there is no aliasing (i.e., when
1717 they are used to access a dynamically allocated block of memory), and
1718 also in any routine where a pointee is used, but any variable with which
1719 it shares storage is not used.  Code that violates these rules may not
1720 run as the user intends.  This is not a bug in the optimizer; any code
1721 that violates the aliasing rules is illegal.  (Note that this is not
1722 unique to GNU Fortran; any Fortran compiler that supports Cray pointers
1723 will ``incorrectly'' optimize code with illegal aliasing.)
1725 There are a number of restrictions on the attributes that can be applied
1726 to Cray pointers and pointees.  Pointees may not have the
1727 @code{ALLOCATABLE}, @code{INTENT}, @code{OPTIONAL}, @code{DUMMY},
1728 @code{TARGET}, @code{INTRINSIC}, or @code{POINTER} attributes.  Pointers
1729 may not have the @code{DIMENSION}, @code{POINTER}, @code{TARGET},
1730 @code{ALLOCATABLE}, @code{EXTERNAL}, or @code{INTRINSIC} attributes, nor
1731 may they be function results.  Pointees may not occur in more than one
1732 pointer statement.  A pointee cannot be a pointer.  Pointees cannot occur
1733 in equivalence, common, or data statements.
1735 A Cray pointer may also point to a function or a subroutine.  For
1736 example, the following excerpt is valid:
1737 @smallexample
1738   implicit none
1739   external sub
1740   pointer (subptr,subpte)
1741   external subpte
1742   subptr = loc(sub)
1743   call subpte()
1744   [...]
1745   subroutine sub
1746   [...]
1747   end subroutine sub
1748 @end smallexample
1750 A pointer may be modified during the course of a program, and this
1751 will change the location to which the pointee refers.  However, when
1752 pointees are passed as arguments, they are treated as ordinary
1753 variables in the invoked function.  Subsequent changes to the pointer
1754 will not change the base address of the array that was passed.
1756 @node CONVERT specifier
1757 @subsection @code{CONVERT} specifier
1758 @cindex @code{CONVERT} specifier
1760 GNU Fortran allows the conversion of unformatted data between little-
1761 and big-endian representation to facilitate moving of data
1762 between different systems.  The conversion can be indicated with
1763 the @code{CONVERT} specifier on the @code{OPEN} statement.
1764 @xref{GFORTRAN_CONVERT_UNIT}, for an alternative way of specifying
1765 the data format via an environment variable.
1767 Valid values for @code{CONVERT} on most systems are:
1768 @itemize @w{}
1769 @item @code{CONVERT='NATIVE'} Use the native format.  This is the default.
1770 @item @code{CONVERT='SWAP'} Swap between little- and big-endian.
1771 @item @code{CONVERT='LITTLE_ENDIAN'} Use the little-endian representation
1772 for unformatted files.
1773 @item @code{CONVERT='BIG_ENDIAN'} Use the big-endian representation for
1774 unformatted files.
1775 @end itemize
1776 On POWER systems which support @option{-mabi=ieeelongdouble},
1777 there are additional options, which can be combined with the others
1778 with commas. Those are
1779 @itemize @w{}
1780 @item @code{CONVERT='R16_IEEE'} Use IEEE 128-bit format for
1781 @code{REAL(KIND=16)}.
1782 @item @code{CONVERT='R16_IBM'} Use IBM @code{long double} format for
1783 real@code{REAL(KIND=16)}.
1784 @end itemize
1786 Using the option could look like this:
1787 @smallexample
1788   open(file='big.dat',form='unformatted',access='sequential', &
1789        convert='big_endian')
1790 @end smallexample
1792 The value of the conversion can be queried by using
1793 @code{INQUIRE(CONVERT=ch)}.  The values returned are
1794 @code{'BIG_ENDIAN'} and @code{'LITTLE_ENDIAN'}.
1796 @code{CONVERT} works between big- and little-endian for
1797 @code{INTEGER} values of all supported kinds and for @code{REAL}
1798 on IEEE systems of kinds 4 and 8.  Conversion between different
1799 ``extended double'' types on different architectures such as
1800 m68k and x86_64, which GNU Fortran
1801 supports as @code{REAL(KIND=10)} and @code{REAL(KIND=16)}, will
1802 probably not work.
1804 @emph{Note that the values specified via the GFORTRAN_CONVERT_UNIT
1805 environment variable will override the CONVERT specifier in the
1806 open statement}.  This is to give control over data formats to
1807 users who do not have the source code of their program available.
1809 Using anything but the native representation for unformatted data
1810 carries a significant speed overhead.  If speed in this area matters
1811 to you, it is best if you use this only for data that needs to be
1812 portable.
1814 @node OpenMP
1815 @subsection OpenMP
1816 @cindex OpenMP
1818 OpenMP (Open Multi-Processing) is an application programming
1819 interface (API) that supports multi-platform shared memory
1820 multiprocessing programming in C/C++ and Fortran on many
1821 architectures, including Unix and Microsoft Windows platforms.
1822 It consists of a set of compiler directives, library routines,
1823 and environment variables that influence run-time behavior.
1825 GNU Fortran strives to be compatible to the
1826 @uref{https://openmp.org/specifications/,
1827 OpenMP Application Program Interface v4.5}.
1829 To enable the processing of the OpenMP directive @code{!$omp} in
1830 free-form source code; the @code{c$omp}, @code{*$omp} and @code{!$omp}
1831 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation sentinels
1832 in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$} sentinels
1833 in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with the
1834 @option{-fopenmp}.  This also arranges for automatic linking of the
1835 GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library
1836 @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU Offloading and Multi Processing Runtime
1837 Library}.
1839 The OpenMP Fortran runtime library routines are provided both in a
1840 form of a Fortran 90 module named @code{omp_lib} and in a form of
1841 a Fortran @code{include} file named @file{omp_lib.h}.
1843 An example of a parallelized loop taken from Appendix A.1 of
1844 the OpenMP Application Program Interface v2.5:
1845 @smallexample
1846 SUBROUTINE A1(N, A, B)
1847   INTEGER I, N
1848   REAL B(N), A(N)
1849 !$OMP PARALLEL DO !I is private by default
1850   DO I=2,N
1851     B(I) = (A(I) + A(I-1)) / 2.0
1852   ENDDO
1853 !$OMP END PARALLEL DO
1854 END SUBROUTINE A1
1855 @end smallexample
1857 Please note:
1858 @itemize
1859 @item
1860 @option{-fopenmp} implies @option{-frecursive}, i.e., all local arrays
1861 will be allocated on the stack.  When porting existing code to OpenMP,
1862 this may lead to surprising results, especially to segmentation faults
1863 if the stacksize is limited.
1865 @item
1866 On glibc-based systems, OpenMP enabled applications cannot be statically
1867 linked due to limitations of the underlying pthreads-implementation.  It
1868 might be possible to get a working solution if
1869 @command{-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive} is added
1870 to the command line.  However, this is not supported by @command{gcc} and
1871 thus not recommended.
1872 @end itemize
1874 @node OpenACC
1875 @subsection OpenACC
1876 @cindex OpenACC
1878 OpenACC is an application programming interface (API) that supports
1879 offloading of code to accelerator devices.  It consists of a set of
1880 compiler directives, library routines, and environment variables that
1881 influence run-time behavior.
1883 GNU Fortran strives to be compatible to the
1884 @uref{https://www.openacc.org/, OpenACC Application Programming
1885 Interface v2.6}.
1887 To enable the processing of the OpenACC directive @code{!$acc} in
1888 free-form source code; the @code{c$acc}, @code{*$acc} and @code{!$acc}
1889 directives in fixed form; the @code{!$} conditional compilation
1890 sentinels in free form; and the @code{c$}, @code{*$} and @code{!$}
1891 sentinels in fixed form, @command{gfortran} needs to be invoked with
1892 the @option{-fopenacc}.  This also arranges for automatic linking of
1893 the GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library
1894 @ref{Top,,libgomp,libgomp,GNU Offloading and Multi Processing Runtime
1895 Library}.
1897 The OpenACC Fortran runtime library routines are provided both in a
1898 form of a Fortran 90 module named @code{openacc} and in a form of a
1899 Fortran @code{include} file named @file{openacc_lib.h}.
1901 @node Argument list functions
1902 @subsection Argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF} and @code{%LOC}
1903 @cindex argument list functions
1904 @cindex @code{%VAL}
1905 @cindex @code{%REF}
1906 @cindex @code{%LOC}
1908 GNU Fortran supports argument list functions @code{%VAL}, @code{%REF}
1909 and @code{%LOC} statements, for backward compatibility with g77.
1910 It is recommended that these should be used only for code that is
1911 accessing facilities outside of GNU Fortran, such as operating system
1912 or windowing facilities.  It is best to constrain such uses to isolated
1913 portions of a program--portions that deal specifically and exclusively
1914 with low-level, system-dependent facilities.  Such portions might well
1915 provide a portable interface for use by the program as a whole, but are
1916 themselves not portable, and should be thoroughly tested each time they
1917 are rebuilt using a new compiler or version of a compiler.
1919 @code{%VAL} passes a scalar argument by value, @code{%REF} passes it by
1920 reference and @code{%LOC} passes its memory location.  Since gfortran
1921 already passes scalar arguments by reference, @code{%REF} is in effect
1922 a do-nothing.  @code{%LOC} has the same effect as a Fortran pointer.
1924 An example of passing an argument by value to a C subroutine foo.:
1925 @smallexample
1927 C prototype      void foo_ (float x);
1929       external foo
1930       real*4 x
1931       x = 3.14159
1932       call foo (%VAL (x))
1933       end
1934 @end smallexample
1936 For details refer to the g77 manual
1937 @uref{https://gcc.gnu.org/@/onlinedocs/@/gcc-3.4.6/@/g77/@/index.html#Top}.
1939 Also, @code{c_by_val.f} and its partner @code{c_by_val.c} of the
1940 GNU Fortran testsuite are worth a look.
1942 @node Read/Write after EOF marker
1943 @subsection Read/Write after EOF marker
1944 @cindex @code{EOF}
1945 @cindex @code{BACKSPACE}
1946 @cindex @code{REWIND}
1948 Some legacy codes rely on allowing @code{READ} or @code{WRITE} after the
1949 EOF file marker in order to find the end of a file. GNU Fortran normally
1950 rejects these codes with a run-time error message and suggests the user
1951 consider @code{BACKSPACE} or @code{REWIND} to properly position
1952 the file before the EOF marker.  As an extension, the run-time error may
1953 be disabled using -std=legacy.
1956 @node STRUCTURE and RECORD
1957 @subsection @code{STRUCTURE} and @code{RECORD}
1958 @cindex @code{STRUCTURE}
1959 @cindex @code{RECORD}
1961 Record structures are a pre-Fortran-90 vendor extension to create
1962 user-defined aggregate data types.  Support for record structures in GNU
1963 Fortran can be enabled with the @option{-fdec-structure} compile flag.
1964 If you have a choice, you should instead use Fortran 90's ``derived types'',
1965 which have a different syntax.
1967 In many cases, record structures can easily be converted to derived types.
1968 To convert, replace @code{STRUCTURE /}@var{structure-name}@code{/}
1969 by @code{TYPE} @var{type-name}.  Additionally, replace
1970 @code{RECORD /}@var{structure-name}@code{/} by
1971 @code{TYPE(}@var{type-name}@code{)}. Finally, in the component access,
1972 replace the period (@code{.}) by the percent sign (@code{%}).
1974 Here is an example of code using the non portable record structure syntax:
1976 @example
1977 ! Declaring a structure named ``item'' and containing three fields:
1978 ! an integer ID, an description string and a floating-point price.
1979 STRUCTURE /item/
1980   INTEGER id
1981   CHARACTER(LEN=200) description
1982   REAL price
1983 END STRUCTURE
1985 ! Define two variables, an single record of type ``item''
1986 ! named ``pear'', and an array of items named ``store_catalog''
1987 RECORD /item/ pear, store_catalog(100)
1989 ! We can directly access the fields of both variables
1990 pear.id = 92316
1991 pear.description = "juicy D'Anjou pear"
1992 pear.price = 0.15
1993 store_catalog(7).id = 7831
1994 store_catalog(7).description = "milk bottle"
1995 store_catalog(7).price = 1.2
1997 ! We can also manipulate the whole structure
1998 store_catalog(12) = pear
1999 print *, store_catalog(12)
2000 @end example
2002 @noindent
2003 This code can easily be rewritten in the Fortran 90 syntax as following:
2005 @example
2006 ! ``STRUCTURE /name/ ... END STRUCTURE'' becomes
2007 ! ``TYPE name ... END TYPE''
2008 TYPE item
2009   INTEGER id
2010   CHARACTER(LEN=200) description
2011   REAL price
2012 END TYPE
2014 ! ``RECORD /name/ variable'' becomes ``TYPE(name) variable''
2015 TYPE(item) pear, store_catalog(100)
2017 ! Instead of using a dot (.) to access fields of a record, the
2018 ! standard syntax uses a percent sign (%)
2019 pear%id = 92316
2020 pear%description = "juicy D'Anjou pear"
2021 pear%price = 0.15
2022 store_catalog(7)%id = 7831
2023 store_catalog(7)%description = "milk bottle"
2024 store_catalog(7)%price = 1.2
2026 ! Assignments of a whole variable do not change
2027 store_catalog(12) = pear
2028 print *, store_catalog(12)
2029 @end example
2031 @noindent
2032 GNU Fortran implements STRUCTURES like derived types with the following
2033 rules and exceptions:
2035 @itemize @bullet
2036 @item Structures act like derived types with the @code{SEQUENCE} attribute.
2037 Otherwise they may contain no specifiers.
2039 @item Structures may contain a special field with the name @code{%FILL}.
2040 This will create an anonymous component which cannot be accessed but occupies
2041 space just as if a component of the same type was declared in its place, useful
2042 for alignment purposes.  As an example, the following structure will consist
2043 of at least sixteen bytes:
2045 @smallexample
2046 structure /padded/
2047   character(4) start
2048   character(8) %FILL
2049   character(4) end
2050 end structure
2051 @end smallexample
2053 @item Structures may share names with other symbols. For example, the following
2054 is invalid for derived types, but valid for structures:
2056 @smallexample
2057 structure /header/
2058   ! ...
2059 end structure
2060 record /header/ header
2061 @end smallexample
2063 @item Structure types may be declared nested within another parent structure.
2064 The syntax is:
2065 @smallexample
2066 structure /type-name/
2067     ...
2068     structure [/<type-name>/] <field-list>
2070 @end smallexample
2072 The type name may be ommitted, in which case the structure type itself is
2073 anonymous, and other structures of the same type cannot be instantiated. The
2074 following shows some examples:
2076 @example
2077 structure /appointment/
2078   ! nested structure definition: app_time is an array of two 'time'
2079   structure /time/ app_time (2)
2080     integer(1) hour, minute
2081   end structure
2082   character(10) memo
2083 end structure
2085 ! The 'time' structure is still usable
2086 record /time/ now
2087 now = time(5, 30)
2091 structure /appointment/
2092   ! anonymous nested structure definition
2093   structure start, end
2094     integer(1) hour, minute
2095   end structure
2096   character(10) memo
2097 end structure
2098 @end example
2100 @item Structures may contain @code{UNION} blocks. For more detail see the
2101 section on @ref{UNION and MAP}.
2103 @item Structures support old-style initialization of components, like
2104 those described in @ref{Old-style variable initialization}. For array
2105 initializers, an initializer may contain a repeat specification of the form
2106 @code{<literal-integer> * <constant-initializer>}. The value of the integer
2107 indicates the number of times to repeat the constant initializer when expanding
2108 the initializer list.
2109 @end itemize
2111 @node UNION and MAP
2112 @subsection @code{UNION} and @code{MAP}
2113 @cindex @code{UNION}
2114 @cindex @code{MAP}
2116 Unions are an old vendor extension which were commonly used with the
2117 non-standard @ref{STRUCTURE and RECORD} extensions. Use of @code{UNION} and
2118 @code{MAP} is automatically enabled with @option{-fdec-structure}.
2120 A @code{UNION} declaration occurs within a structure; within the definition of
2121 each union is a number of @code{MAP} blocks. Each @code{MAP} shares storage
2122 with its sibling maps (in the same union), and the size of the union is the
2123 size of the largest map within it, just as with unions in C. The major
2124 difference is that component references do not indicate which union or map the
2125 component is in (the compiler gets to figure that out).
2127 Here is a small example:
2128 @smallexample
2129 structure /myunion/
2130 union
2131   map
2132     character(2) w0, w1, w2
2133   end map
2134   map
2135     character(6) long
2136   end map
2137 end union
2138 end structure
2140 record /myunion/ rec
2141 ! After this assignment...
2142 rec.long = 'hello!'
2144 ! The following is true:
2145 ! rec.w0 === 'he'
2146 ! rec.w1 === 'll'
2147 ! rec.w2 === 'o!'
2148 @end smallexample
2150 The two maps share memory, and the size of the union is ultimately six bytes:
2152 @example
2153 0    1    2    3    4   5   6     Byte offset
2154 -------------------------------
2155 |    |    |    |    |    |    |
2156 -------------------------------
2158 ^    W0   ^    W1   ^    W2   ^
2159  \-------/ \-------/ \-------/
2161 ^             LONG            ^
2162  \---------------------------/
2163 @end example
2165 Following is an example mirroring the layout of an Intel x86_64 register:
2167 @example
2168 structure /reg/
2169   union ! U0                ! rax
2170     map
2171       character(16) rx
2172     end map
2173     map
2174       character(8) rh         ! rah
2175       union ! U1
2176         map
2177           character(8) rl     ! ral
2178         end map
2179         map
2180           character(8) ex     ! eax
2181         end map
2182         map
2183           character(4) eh     ! eah
2184           union ! U2
2185             map
2186               character(4) el ! eal
2187             end map
2188             map
2189               character(4) x  ! ax
2190             end map
2191             map
2192               character(2) h  ! ah
2193               character(2) l  ! al
2194             end map
2195           end union
2196         end map
2197       end union
2198     end map
2199   end union
2200 end structure
2201 record /reg/ a
2203 ! After this assignment...
2204 a.rx     =     'AAAAAAAA.BBB.C.D'
2206 ! The following is true:
2207 a.rx === 'AAAAAAAA.BBB.C.D'
2208 a.rh === 'AAAAAAAA'
2209 a.rl ===         '.BBB.C.D'
2210 a.ex ===         '.BBB.C.D'
2211 a.eh ===         '.BBB'
2212 a.el ===             '.C.D'
2213 a.x  ===             '.C.D'
2214 a.h  ===             '.C'
2215 a.l  ===               '.D'
2216 @end example
2218 @node Type variants for integer intrinsics
2219 @subsection Type variants for integer intrinsics
2220 @cindex intrinsics, integer
2222 Similar to the D/C prefixes to real functions to specify the input/output
2223 types, GNU Fortran offers B/I/J/K prefixes to integer functions for
2224 compatibility with DEC programs. The types implied by each are:
2226 @example
2227 @code{B} - @code{INTEGER(kind=1)}
2228 @code{I} - @code{INTEGER(kind=2)}
2229 @code{J} - @code{INTEGER(kind=4)}
2230 @code{K} - @code{INTEGER(kind=8)}
2231 @end example
2233 GNU Fortran supports these with the flag @option{-fdec-intrinsic-ints}.
2234 Intrinsics for which prefixed versions are available and in what form are noted
2235 in @ref{Intrinsic Procedures}. The complete list of supported intrinsics is
2236 here:
2238 @multitable @columnfractions .2 .2 .2 .2 .2
2240 @headitem Intrinsic @tab B @tab I @tab J @tab K
2242 @item @code{@ref{ABS}}
2243   @tab @code{BABS} @tab @code{IIABS} @tab @code{JIABS} @tab @code{KIABS}
2244 @item @code{@ref{BTEST}}
2245   @tab @code{BBTEST} @tab @code{BITEST} @tab @code{BJTEST} @tab @code{BKTEST}
2246 @item @code{@ref{IAND}}
2247   @tab @code{BIAND} @tab @code{IIAND} @tab @code{JIAND} @tab @code{KIAND}
2248 @item @code{@ref{IBCLR}}
2249   @tab @code{BBCLR} @tab @code{IIBCLR} @tab @code{JIBCLR} @tab @code{KIBCLR}
2250 @item @code{@ref{IBITS}}
2251   @tab @code{BBITS} @tab @code{IIBITS} @tab @code{JIBITS} @tab @code{KIBITS}
2252 @item @code{@ref{IBSET}}
2253   @tab @code{BBSET} @tab @code{IIBSET} @tab @code{JIBSET} @tab @code{KIBSET}
2254 @item @code{@ref{IEOR}}
2255   @tab @code{BIEOR} @tab @code{IIEOR} @tab @code{JIEOR} @tab @code{KIEOR}
2256 @item @code{@ref{IOR}}
2257   @tab @code{BIOR} @tab @code{IIOR} @tab @code{JIOR} @tab @code{KIOR}
2258 @item @code{@ref{ISHFT}}
2259   @tab @code{BSHFT} @tab @code{IISHFT} @tab @code{JISHFT} @tab @code{KISHFT}
2260 @item @code{@ref{ISHFTC}}
2261   @tab @code{BSHFTC} @tab @code{IISHFTC} @tab @code{JISHFTC} @tab @code{KISHFTC}
2262 @item @code{@ref{MOD}}
2263   @tab @code{BMOD} @tab @code{IMOD} @tab @code{JMOD} @tab @code{KMOD}
2264 @item @code{@ref{NOT}}
2265   @tab @code{BNOT} @tab @code{INOT} @tab @code{JNOT} @tab @code{KNOT}
2266 @item @code{@ref{REAL}}
2267   @tab @code{--} @tab @code{FLOATI} @tab @code{FLOATJ} @tab @code{FLOATK}
2268 @end multitable
2270 @node AUTOMATIC and STATIC attributes
2271 @subsection @code{AUTOMATIC} and @code{STATIC} attributes
2272 @cindex variable attributes
2273 @cindex @code{AUTOMATIC}
2274 @cindex @code{STATIC}
2276 With @option{-fdec-static} GNU Fortran supports the DEC extended attributes
2277 @code{STATIC} and @code{AUTOMATIC} to provide explicit specification of entity
2278 storage.  These follow the syntax of the Fortran standard @code{SAVE} attribute.
2280 @code{STATIC} is exactly equivalent to @code{SAVE}, and specifies that
2281 an entity should be allocated in static memory.  As an example, @code{STATIC}
2282 local variables will retain their values across multiple calls to a function.
2284 Entities marked @code{AUTOMATIC} will be stack automatic whenever possible.
2285 @code{AUTOMATIC} is the default for local variables smaller than
2286 @option{-fmax-stack-var-size}, unless @option{-fno-automatic} is given.  This
2287 attribute overrides @option{-fno-automatic}, @option{-fmax-stack-var-size}, and
2288 blanket @code{SAVE} statements.
2291 Examples:
2293 @example
2294 subroutine f
2295   integer, automatic :: i  ! automatic variable
2296   integer x, y             ! static variables
2297   save
2298   ...
2299 endsubroutine
2300 @end example
2301 @example
2302 subroutine f
2303   integer a, b, c, x, y, z
2304   static :: x
2305   save y
2306   automatic z, c
2307   ! a, b, c, and z are automatic
2308   ! x and y are static
2309 endsubroutine
2310 @end example
2311 @example
2312 ! Compiled with -fno-automatic
2313 subroutine f
2314   integer a, b, c, d
2315   automatic :: a
2316   ! a is automatic; b, c, and d are static
2317 endsubroutine
2318 @end example
2320 @node Extended math intrinsics
2321 @subsection Extended math intrinsics
2322 @cindex intrinsics, math
2323 @cindex intrinsics, trigonometric functions
2325 GNU Fortran supports an extended list of mathematical intrinsics with the
2326 compile flag @option{-fdec-math} for compatability with legacy code.
2327 These intrinsics are described fully in @ref{Intrinsic Procedures} where it is
2328 noted that they are extensions and should be avoided whenever possible.
2330 Specifically, @option{-fdec-math} enables the @ref{COTAN} intrinsic, and
2331 trigonometric intrinsics which accept or produce values in degrees instead of
2332 radians.  Here is a summary of the new intrinsics:
2334 @multitable @columnfractions .5 .5
2335 @headitem Radians @tab Degrees
2336 @item @code{@ref{ACOS}}   @tab @code{@ref{ACOSD}}*
2337 @item @code{@ref{ASIN}}   @tab @code{@ref{ASIND}}*
2338 @item @code{@ref{ATAN}}   @tab @code{@ref{ATAND}}*
2339 @item @code{@ref{ATAN2}}  @tab @code{@ref{ATAN2D}}*
2340 @item @code{@ref{COS}}    @tab @code{@ref{COSD}}*
2341 @item @code{@ref{COTAN}}* @tab @code{@ref{COTAND}}*
2342 @item @code{@ref{SIN}}    @tab @code{@ref{SIND}}*
2343 @item @code{@ref{TAN}}    @tab @code{@ref{TAND}}*
2344 @end multitable
2346 * Enabled with @option{-fdec-math}.
2348 For advanced users, it may be important to know the implementation of these
2349 functions. They are simply wrappers around the standard radian functions, which
2350 have more accurate builtin versions. These functions convert their arguments
2351 (or results) to degrees (or radians) by taking the value modulus 360 (or 2*pi)
2352 and then multiplying it by a constant radian-to-degree (or degree-to-radian)
2353 factor, as appropriate. The factor is computed at compile-time as 180/pi (or
2354 pi/180).
2356 @node Form feed as whitespace
2357 @subsection Form feed as whitespace
2358 @cindex form feed whitespace
2360 Historically, legacy compilers allowed insertion of form feed characters ('\f',
2361 ASCII 0xC) at the beginning of lines for formatted output to line printers,
2362 though the Fortran standard does not mention this. GNU Fortran supports the
2363 interpretation of form feed characters in source as whitespace for
2364 compatibility.
2366 @node TYPE as an alias for PRINT
2367 @subsection TYPE as an alias for PRINT
2368 @cindex type alias print
2369 For compatibility, GNU Fortran will interpret @code{TYPE} statements as
2370 @code{PRINT} statements with the flag @option{-fdec}.  With this flag asserted,
2371 the following two examples are equivalent:
2373 @smallexample
2374 TYPE *, 'hello world'
2375 @end smallexample
2377 @smallexample
2378 PRINT *, 'hello world'
2379 @end smallexample
2381 @node %LOC as an rvalue
2382 @subsection %LOC as an rvalue
2383 @cindex LOC
2384 Normally @code{%LOC} is allowed only in parameter lists.  However the intrinsic
2385 function @code{LOC} does the same thing, and is usable as the right-hand-side of
2386 assignments. For compatibility, GNU Fortran supports the use of @code{%LOC} as
2387 an alias for the builtin @code{LOC} with @option{-std=legacy}.  With this
2388 feature enabled the following two examples are equivalent:
2390 @smallexample
2391 integer :: i, l
2392 l = %loc(i)
2393 call sub(l)
2394 @end smallexample
2396 @smallexample
2397 integer :: i
2398 call sub(%loc(i))
2399 @end smallexample
2401 @node .XOR. operator
2402 @subsection .XOR. operator
2403 @cindex operators, xor
2405 GNU Fortran supports @code{.XOR.} as a logical operator with @code{-std=legacy}
2406 for compatibility with legacy code. @code{.XOR.} is equivalent to
2407 @code{.NEQV.}. That is, the output is true if and only if the inputs differ.
2409 @node Bitwise logical operators
2410 @subsection Bitwise logical operators
2411 @cindex logical, bitwise
2413 With @option{-fdec}, GNU Fortran relaxes the type constraints on
2414 logical operators to allow integer operands, and performs the corresponding
2415 bitwise operation instead.  This flag is for compatibility only, and should be
2416 avoided in new code.  Consider:
2418 @smallexample
2419   INTEGER :: i, j
2420   i = z'33'
2421   j = z'cc'
2422   print *, i .AND. j
2423 @end smallexample
2425 In this example, compiled with @option{-fdec}, GNU Fortran will
2426 replace the @code{.AND.} operation with a call to the intrinsic
2427 @code{@ref{IAND}} function, yielding the bitwise-and of @code{i} and @code{j}.
2429 Note that this conversion will occur if at least one operand is of integral
2430 type.  As a result, a logical operand will be converted to an integer when the
2431 other operand is an integer in a logical operation.  In this case,
2432 @code{.TRUE.} is converted to @code{1} and @code{.FALSE.} to @code{0}.
2434 Here is the mapping of logical operator to bitwise intrinsic used with
2435 @option{-fdec}:
2437 @multitable @columnfractions .25 .25 .5
2438 @headitem Operator @tab Intrinsic @tab Bitwise operation
2439 @item @code{.NOT.} @tab @code{@ref{NOT}} @tab complement
2440 @item @code{.AND.} @tab @code{@ref{IAND}} @tab intersection
2441 @item @code{.OR.} @tab @code{@ref{IOR}} @tab union
2442 @item @code{.NEQV.} @tab @code{@ref{IEOR}} @tab exclusive or
2443 @item @code{.EQV.} @tab @code{@ref{NOT}(@ref{IEOR})} @tab complement of exclusive or
2444 @end multitable
2446 @node Extended I/O specifiers
2447 @subsection Extended I/O specifiers
2448 @cindex @code{CARRIAGECONTROL}
2449 @cindex @code{READONLY}
2450 @cindex @code{SHARE}
2451 @cindex @code{SHARED}
2452 @cindex @code{NOSHARED}
2453 @cindex I/O specifiers
2455 GNU Fortran supports the additional legacy I/O specifiers
2456 @code{CARRIAGECONTROL}, @code{READONLY}, and @code{SHARE} with the
2457 compile flag @option{-fdec}, for compatibility.
2459 @table @code
2460 @item CARRIAGECONTROL
2461 The @code{CARRIAGECONTROL} specifier allows a user to control line
2462 termination settings between output records for an I/O unit. The specifier has
2463 no meaning for readonly files. When @code{CARRAIGECONTROL} is specified upon
2464 opening a unit for formatted writing, the exact @code{CARRIAGECONTROL} setting
2465 determines what characters to write between output records. The syntax is:
2467 @smallexample
2468 OPEN(..., CARRIAGECONTROL=cc)
2469 @end smallexample
2471 Where @emph{cc} is a character expression that evaluates to one of the
2472 following values:
2474 @multitable @columnfractions .2 .8
2475 @item @code{'LIST'} @tab One line feed between records (default)
2476 @item @code{'FORTRAN'} @tab Legacy interpretation of the first character (see below)
2477 @item @code{'NONE'} @tab No separator between records
2478 @end multitable
2480 With @code{CARRIAGECONTROL='FORTRAN'}, when a record is written, the first
2481 character of the input record is not written, and instead determines the output
2482 record separator as follows:
2484 @multitable @columnfractions .3 .3 .4
2485 @headitem Leading character @tab Meaning @tab Output separating character(s)
2486 @item @code{'+'} @tab Overprinting @tab Carriage return only
2487 @item @code{'-'} @tab New line @tab Line feed and carriage return
2488 @item @code{'0'} @tab Skip line @tab Two line feeds and carriage return
2489 @item @code{'1'} @tab New page @tab Form feed and carriage return
2490 @item @code{'$'} @tab Prompting @tab Line feed (no carriage return)
2491 @item @code{CHAR(0)} @tab Overprinting (no advance) @tab None
2492 @end multitable
2494 @item READONLY
2495 The @code{READONLY} specifier may be given upon opening a unit, and is
2496 equivalent to specifying @code{ACTION='READ'}, except that the file may not be
2497 deleted on close (i.e. @code{CLOSE} with @code{STATUS="DELETE"}). The syntax
2500 @smallexample
2501 @code{OPEN(..., READONLY)}
2502 @end smallexample
2504 @item SHARE
2505 The @code{SHARE} specifier allows system-level locking on a unit upon opening
2506 it for controlled access from multiple processes/threads. The @code{SHARE}
2507 specifier has several forms:
2509 @smallexample
2510 OPEN(..., SHARE=sh)
2511 OPEN(..., SHARED)
2512 OPEN(..., NOSHARED)
2513 @end smallexample
2515 Where @emph{sh} in the first form is a character expression that evaluates to
2516 a value as seen in the table below. The latter two forms are aliases
2517 for particular values of @emph{sh}:
2519 @multitable @columnfractions .3 .3 .4
2520 @headitem Explicit form @tab Short form @tab Meaning
2521 @item @code{SHARE='DENYRW'} @tab @code{NOSHARED} @tab Exclusive (write) lock
2522 @item @code{SHARE='DENYNONE'} @tab @code{SHARED} @tab Shared (read) lock
2523 @end multitable
2525 In general only one process may hold an exclusive (write) lock for a given file
2526 at a time, whereas many processes may hold shared (read) locks for the same
2527 file.
2529 The behavior of locking may vary with your operating system. On POSIX systems,
2530 locking is implemented with @code{fcntl}. Consult your corresponding operating
2531 system's manual pages for further details. Locking via @code{SHARE=} is not
2532 supported on other systems.
2534 @end table
2536 @node Legacy PARAMETER statements
2537 @subsection Legacy PARAMETER statements
2538 @cindex PARAMETER
2540 For compatibility, GNU Fortran supports legacy PARAMETER statements without
2541 parentheses with @option{-std=legacy}.  A warning is emitted if used with
2542 @option{-std=gnu}, and an error is acknowledged with a real Fortran standard
2543 flag (@option{-std=f95}, etc...).  These statements take the following form:
2545 @smallexample
2546 implicit real (E)
2547 parameter e = 2.718282
2548 real c
2549 parameter c = 3.0e8
2550 @end smallexample
2552 @node Default exponents
2553 @subsection Default exponents
2554 @cindex exponent
2556 For compatibility, GNU Fortran supports a default exponent of zero in real
2557 constants with @option{-fdec}.  For example, @code{9e} would be
2558 interpreted as @code{9e0}, rather than an error.
2561 @node Extensions not implemented in GNU Fortran
2562 @section Extensions not implemented in GNU Fortran
2563 @cindex extensions, not implemented
2565 The long history of the Fortran language, its wide use and broad
2566 userbase, the large number of different compiler vendors and the lack of
2567 some features crucial to users in the first standards have lead to the
2568 existence of a number of important extensions to the language.  While
2569 some of the most useful or popular extensions are supported by the GNU
2570 Fortran compiler, not all existing extensions are supported.  This section
2571 aims at listing these extensions and offering advice on how best make
2572 code that uses them running with the GNU Fortran compiler.
2574 @c More can be found here:
2575 @c   -- https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.6/g77/Missing-Features.html
2576 @c   -- the list of Fortran and libgfortran bugs closed as WONTFIX:
2577 @c      http://tinyurl.com/2u4h5y
2579 @menu
2580 * ENCODE and DECODE statements::
2581 * Variable FORMAT expressions::
2582 @c * TYPE and ACCEPT I/O Statements::
2583 @c * DEFAULTFILE, DISPOSE and RECORDTYPE I/O specifiers::
2584 @c * Omitted arguments in procedure call::
2585 * Alternate complex function syntax::
2586 * Volatile COMMON blocks::
2587 * OPEN( ... NAME=)::
2588 * Q edit descriptor::
2589 @end menu
2591 @node ENCODE and DECODE statements
2592 @subsection @code{ENCODE} and @code{DECODE} statements
2593 @cindex @code{ENCODE}
2594 @cindex @code{DECODE}
2596 GNU Fortran does not support the @code{ENCODE} and @code{DECODE}
2597 statements.  These statements are best replaced by @code{READ} and
2598 @code{WRITE} statements involving internal files (@code{CHARACTER}
2599 variables and arrays), which have been part of the Fortran standard since
2600 Fortran 77.  For example, replace a code fragment like
2602 @smallexample
2603       INTEGER*1 LINE(80)
2604       REAL A, B, C
2605 c     ... Code that sets LINE
2606       DECODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2607  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2608 @end smallexample
2610 @noindent
2611 with the following:
2613 @smallexample
2614       CHARACTER(LEN=80) LINE
2615       REAL A, B, C
2616 c     ... Code that sets LINE
2617       READ (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2618  9000 FORMAT (1X, 3(F10.5))
2619 @end smallexample
2621 Similarly, replace a code fragment like
2623 @smallexample
2624       INTEGER*1 LINE(80)
2625       REAL A, B, C
2626 c     ... Code that sets A, B and C
2627       ENCODE (80, 9000, LINE) A, B, C
2628  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2629 @end smallexample
2631 @noindent
2632 with the following:
2634 @smallexample
2635       CHARACTER(LEN=80) LINE
2636       REAL A, B, C
2637 c     ... Code that sets A, B and C
2638       WRITE (UNIT=LINE, FMT=9000) A, B, C
2639  9000 FORMAT (1X, 'OUTPUT IS ', 3(F10.5))
2640 @end smallexample
2643 @node Variable FORMAT expressions
2644 @subsection Variable @code{FORMAT} expressions
2645 @cindex @code{FORMAT}
2647 A variable @code{FORMAT} expression is format statement which includes
2648 angle brackets enclosing a Fortran expression: @code{FORMAT(I<N>)}.  GNU
2649 Fortran does not support this legacy extension.  The effect of variable
2650 format expressions can be reproduced by using the more powerful (and
2651 standard) combination of internal output and string formats.  For example,
2652 replace a code fragment like this:
2654 @smallexample
2655       WRITE(6,20) INT1
2656  20   FORMAT(I<N+1>)
2657 @end smallexample
2659 @noindent
2660 with the following:
2662 @smallexample
2663 c     Variable declaration
2664       CHARACTER(LEN=20) FMT
2666 c     Other code here...
2668       WRITE(FMT,'("(I", I0, ")")') N+1
2669       WRITE(6,FMT) INT1
2670 @end smallexample
2672 @noindent
2673 or with:
2675 @smallexample
2676 c     Variable declaration
2677       CHARACTER(LEN=20) FMT
2679 c     Other code here...
2681       WRITE(FMT,*) N+1
2682       WRITE(6,"(I" // ADJUSTL(FMT) // ")") INT1
2683 @end smallexample
2686 @node Alternate complex function syntax
2687 @subsection Alternate complex function syntax
2688 @cindex Complex function
2690 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2691 complex functions with the syntax @code{COMPLEX FUNCTION name*16()}, as
2692 well as @code{COMPLEX*16 FUNCTION name()}.  Both are non-standard, legacy
2693 extensions.  @command{gfortran} accepts the latter form, which is more
2694 common, but not the former.
2697 @node Volatile COMMON blocks
2698 @subsection Volatile @code{COMMON} blocks
2699 @cindex @code{VOLATILE}
2700 @cindex @code{COMMON}
2702 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2703 @code{COMMON} with the @code{VOLATILE} attribute. This is
2704 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2705 @command{gfortran}.  Note that @command{gfortran} accepts
2706 @code{VOLATILE} variables in @code{COMMON} blocks since revision 4.3.
2709 @node OPEN( ... NAME=)
2710 @subsection @code{OPEN( ... NAME=)}
2711 @cindex @code{NAME}
2713 Some Fortran compilers, including @command{g77}, let the user declare
2714 @code{OPEN( ... NAME=)}. This is
2715 invalid standard Fortran syntax and is not supported by
2716 @command{gfortran}.  @code{OPEN( ... NAME=)} should be replaced
2717 with @code{OPEN( ... FILE=)}.
2719 @node Q edit descriptor
2720 @subsection @code{Q} edit descriptor
2721 @cindex @code{Q} edit descriptor
2723 Some Fortran compilers provide the @code{Q} edit descriptor, which
2724 transfers the number of characters left within an input record into an
2725 integer variable.
2727 A direct replacement of the @code{Q} edit descriptor is not available
2728 in @command{gfortran}.  How to replicate its functionality using
2729 standard-conforming code depends on what the intent of the original
2730 code is.
2732 Options to replace @code{Q} may be to read the whole line into a
2733 character variable and then counting the number of non-blank
2734 characters left using @code{LEN_TRIM}.  Another method may be to use
2735 formatted stream, read the data up to the position where the @code{Q}
2736 descriptor occurred, use @code{INQUIRE} to get the file position,
2737 count the characters up to the next @code{NEW_LINE} and then start
2738 reading from the position marked previously.
2741 @c ---------------------------------------------------------------------
2742 @c ---------------------------------------------------------------------
2743 @c Mixed-Language Programming
2744 @c ---------------------------------------------------------------------
2746 @node Mixed-Language Programming
2747 @chapter Mixed-Language Programming
2748 @cindex Interoperability
2749 @cindex Mixed-language programming
2751 @menu
2752 * Interoperability with C::
2753 * GNU Fortran Compiler Directives::
2754 * Non-Fortran Main Program::
2755 * Naming and argument-passing conventions::
2756 @end menu
2758 This chapter is about mixed-language interoperability, but also
2759 applies if you link Fortran code compiled by different compilers.  In
2760 most cases, use of the C Binding features of the Fortran 2003 and
2761 later standards is sufficient.
2763 For example, it is possible to mix Fortran code with C++ code as well
2764 as C, if you declare the interface functions as @code{extern "C"} on
2765 the C++ side and @code{BIND(C)} on the Fortran side, and follow the
2766 rules for interoperability with C.  Note that you cannot manipulate
2767 C++ class objects in Fortran or vice versa except as opaque pointers.
2769 You can use the @command{gfortran} command to link both Fortran and
2770 non-Fortran code into the same program, or you can use @command{gcc}
2771 or @command{g++} if you also add an explicit @option{-lgfortran} option
2772 to link with the Fortran library.  If your main program is written in
2773 C or some other language instead of Fortran, see
2774 @ref{Non-Fortran Main Program}, below.
2776 @node Interoperability with C
2777 @section Interoperability with C
2778 @cindex interoperability with C
2779 @cindex C interoperability
2781 @menu
2782 * Intrinsic Types::
2783 * Derived Types and struct::
2784 * Interoperable Global Variables::
2785 * Interoperable Subroutines and Functions::
2786 * Working with C Pointers::
2787 * Further Interoperability of Fortran with C::
2788 @end menu
2790 Since Fortran 2003 (ISO/IEC 1539-1:2004(E)) there is a
2791 standardized way to generate procedure and derived-type
2792 declarations and global variables that are interoperable with C
2793 (ISO/IEC 9899:1999).  The @code{BIND(C)} attribute has been added
2794 to inform the compiler that a symbol shall be interoperable with C;
2795 also, some constraints are added.  Note, however, that not
2796 all C features have a Fortran equivalent or vice versa.  For instance,
2797 neither C's unsigned integers nor C's functions with variable number
2798 of arguments have an equivalent in Fortran.
2800 Note that array dimensions are reversely ordered in C and that arrays in
2801 C always start with index 0 while in Fortran they start by default with
2802 1.  Thus, an array declaration @code{A(n,m)} in Fortran matches
2803 @code{A[m][n]} in C and accessing the element @code{A(i,j)} matches
2804 @code{A[j-1][i-1]}.  The element following @code{A(i,j)} (C: @code{A[j-1][i-1]};
2805 assuming @math{i < n}) in memory is @code{A(i+1,j)} (C: @code{A[j-1][i]}).
2807 @node Intrinsic Types
2808 @subsection Intrinsic Types
2809 @cindex C intrinsic type interoperability
2810 @cindex intrinsic type interoperability with C
2811 @cindex interoperability, intrinsic type
2813 In order to ensure that exactly the same variable type and kind is used
2814 in C and Fortran, you should use the named constants for kind parameters
2815 that are defined in the @code{ISO_C_BINDING} intrinsic module.
2816 That module contains named constants of character type representing
2817 the escaped special characters in C, such as newline.
2818 For a list of the constants, see @ref{ISO_C_BINDING}.
2820 For logical types, please note that the Fortran standard only guarantees
2821 interoperability between C99's @code{_Bool} and Fortran's @code{C_Bool}-kind
2822 logicals and C99 defines that @code{true} has the value 1 and @code{false}
2823 the value 0.  Using any other integer value with GNU Fortran's @code{LOGICAL}
2824 (with any kind parameter) gives an undefined result.  (Passing other integer
2825 values than 0 and 1 to GCC's @code{_Bool} is also undefined, unless the
2826 integer is explicitly or implicitly casted to @code{_Bool}.)
2828 @node Derived Types and struct
2829 @subsection Derived Types and struct
2830 @cindex C derived type and struct interoperability
2831 @cindex derived type interoperability with C
2832 @cindex interoperability, derived type and struct
2834 For compatibility of derived types with @code{struct}, use
2835 the @code{BIND(C)} attribute in the type declaration.  For instance, the
2836 following type declaration
2838 @smallexample
2839  USE ISO_C_BINDING
2840  TYPE, BIND(C) :: myType
2841    INTEGER(C_INT) :: i1, i2
2842    INTEGER(C_SIGNED_CHAR) :: i3
2843    REAL(C_DOUBLE) :: d1
2844    COMPLEX(C_FLOAT_COMPLEX) :: c1
2845    CHARACTER(KIND=C_CHAR) :: str(5)
2846  END TYPE
2847 @end smallexample
2849 @noindent
2850 matches the following @code{struct} declaration in C
2852 @smallexample
2853  struct @{
2854    int i1, i2;
2855    /* Note: "char" might be signed or unsigned.  */
2856    signed char i3;
2857    double d1;
2858    float _Complex c1;
2859    char str[5];
2860  @} myType;
2861 @end smallexample
2863 Derived types with the C binding attribute shall not have the @code{sequence}
2864 attribute, type parameters, the @code{extends} attribute, nor type-bound
2865 procedures.  Every component must be of interoperable type and kind and may not
2866 have the @code{pointer} or @code{allocatable} attribute.  The names of the
2867 components are irrelevant for interoperability.
2869 As there exist no direct Fortran equivalents, neither unions nor structs
2870 with bit field or variable-length array members are interoperable.
2872 @node Interoperable Global Variables
2873 @subsection Interoperable Global Variables
2874 @cindex C variable interoperability
2875 @cindex variable interoperability with C
2876 @cindex interoperability, variable
2878 Variables can be made accessible from C using the C binding attribute,
2879 optionally together with specifying a binding name.  Those variables
2880 have to be declared in the declaration part of a @code{MODULE},
2881 be of interoperable type, and have neither the @code{pointer} nor
2882 the @code{allocatable} attribute.
2884 @smallexample
2885   MODULE m
2886     USE myType_module
2887     USE ISO_C_BINDING
2888     integer(C_INT), bind(C, name="_MyProject_flags") :: global_flag
2889     type(myType), bind(C) :: tp
2890   END MODULE
2891 @end smallexample
2893 Here, @code{_MyProject_flags} is the case-sensitive name of the variable
2894 as seen from C programs while @code{global_flag} is the case-insensitive
2895 name as seen from Fortran.  If no binding name is specified, as for
2896 @var{tp}, the C binding name is the (lowercase) Fortran binding name.
2897 If a binding name is specified, only a single variable may be after the
2898 double colon.  Note of warning: You cannot use a global variable to
2899 access @var{errno} of the C library as the C standard allows it to be
2900 a macro.  Use the @code{IERRNO} intrinsic (GNU extension) instead.
2902 @node Interoperable Subroutines and Functions
2903 @subsection Interoperable Subroutines and Functions
2904 @cindex C procedure interoperability
2905 @cindex procedure interoperability with C
2906 @cindex function interoperability with C
2907 @cindex subroutine interoperability with C
2908 @cindex interoperability, subroutine and function
2910 Subroutines and functions have to have the @code{BIND(C)} attribute to
2911 be compatible with C.  The dummy argument declaration is relatively
2912 straightforward.  However, one needs to be careful because C uses
2913 call-by-value by default while Fortran behaves usually similar to
2914 call-by-reference.  Furthermore, strings and pointers are handled
2915 differently.
2917 To pass a variable by value, use the @code{VALUE} attribute.
2918 Thus, the following C prototype
2920 @smallexample
2921 @code{int func(int i, int *j)}
2922 @end smallexample
2924 @noindent
2925 matches the Fortran declaration
2927 @smallexample
2928   integer(c_int) function func(i,j)
2929     use iso_c_binding, only: c_int
2930     integer(c_int), VALUE :: i
2931     integer(c_int) :: j
2932 @end smallexample
2934 Note that pointer arguments also frequently need the @code{VALUE} attribute,
2935 see @ref{Working with C Pointers}.
2937 Strings are handled quite differently in C and Fortran.  In C a string
2938 is a @code{NUL}-terminated array of characters while in Fortran each string
2939 has a length associated with it and is thus not terminated (by e.g.
2940 @code{NUL}).  For example, if you want to use the following C function,
2942 @smallexample
2943   #include <stdio.h>
2944   void print_C(char *string) /* equivalent: char string[]  */
2945   @{
2946      printf("%s\n", string);
2947   @}
2948 @end smallexample
2950 @noindent
2951 to print ``Hello World'' from Fortran, you can call it using
2953 @smallexample
2954   use iso_c_binding, only: C_CHAR, C_NULL_CHAR
2955   interface
2956     subroutine print_c(string) bind(C, name="print_C")
2957       use iso_c_binding, only: c_char
2958       character(kind=c_char) :: string(*)
2959     end subroutine print_c
2960   end interface
2961   call print_c(C_CHAR_"Hello World"//C_NULL_CHAR)
2962 @end smallexample
2964 As the example shows, you need to ensure that the
2965 string is @code{NUL} terminated.  Additionally, the dummy argument
2966 @var{string} of @code{print_C} is a length-one assumed-size
2967 array; using @code{character(len=*)} is not allowed.  The example
2968 above uses @code{c_char_"Hello World"} to ensure the string
2969 literal has the right type; typically the default character
2970 kind and @code{c_char} are the same and thus @code{"Hello World"}
2971 is equivalent.  However, the standard does not guarantee this.
2973 The use of strings is now further illustrated using the C library
2974 function @code{strncpy}, whose prototype is
2976 @smallexample
2977   char *strncpy(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
2978 @end smallexample
2980 @noindent
2981 The function @code{strncpy} copies at most @var{n} characters from
2982 string @var{s2} to @var{s1} and returns @var{s1}.  In the following
2983 example, we ignore the return value:
2985 @smallexample
2986   use iso_c_binding
2987   implicit none
2988   character(len=30) :: str,str2
2989   interface
2990     ! Ignore the return value of strncpy -> subroutine
2991     ! "restrict" is always assumed if we do not pass a pointer
2992     subroutine strncpy(dest, src, n) bind(C)
2993       import
2994       character(kind=c_char),  intent(out) :: dest(*)
2995       character(kind=c_char),  intent(in)  :: src(*)
2996       integer(c_size_t), value, intent(in) :: n
2997     end subroutine strncpy
2998   end interface
2999   str = repeat('X',30) ! Initialize whole string with 'X'
3000   call strncpy(str, c_char_"Hello World"//C_NULL_CHAR, &
3001                len(c_char_"Hello World",kind=c_size_t))
3002   print '(a)', str ! prints: "Hello WorldXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
3003   end
3004 @end smallexample
3006 The intrinsic procedures are described in @ref{Intrinsic Procedures}.
3008 @node Working with C Pointers
3009 @subsection Working with C Pointers
3010 @cindex C pointers
3011 @cindex pointers, C
3013 C pointers are represented in Fortran via the special opaque derived
3014 type @code{type(c_ptr)} (with private components).  C pointers are distinct
3015 from Fortran objects with the @code{POINTER} attribute.  Thus one needs to
3016 use intrinsic conversion procedures to convert from or to C pointers.
3017 For some applications, using an assumed type (@code{TYPE(*)}) can be
3018 an alternative to a C pointer, and you can also use library routines
3019 to access Fortran pointers from C.  See @ref{Further Interoperability
3020 of Fortran with C}.
3022 Here is an example of using C pointers in Fortran:
3024 @smallexample
3025   use iso_c_binding
3026   type(c_ptr) :: cptr1, cptr2
3027   integer, target :: array(7), scalar
3028   integer, pointer :: pa(:), ps
3029   cptr1 = c_loc(array(1)) ! The programmer needs to ensure that the
3030                           ! array is contiguous if required by the C
3031                           ! procedure
3032   cptr2 = c_loc(scalar)
3033   call c_f_pointer(cptr2, ps)
3034   call c_f_pointer(cptr2, pa, shape=[7])
3035 @end smallexample
3037 When converting C to Fortran arrays, the one-dimensional @code{SHAPE} argument
3038 has to be passed.
3040 If a pointer is a dummy argument of an interoperable procedure, it usually
3041 has to be declared using the @code{VALUE} attribute.  @code{void*}
3042 matches @code{TYPE(C_PTR), VALUE}, while @code{TYPE(C_PTR)} alone
3043 matches @code{void**}.
3045 Procedure pointers are handled analogously to pointers; the C type is
3046 @code{TYPE(C_FUNPTR)} and the intrinsic conversion procedures are
3047 @code{C_F_PROCPOINTER} and @code{C_FUNLOC}.
3049 Let us consider two examples of actually passing a procedure pointer from
3050 C to Fortran and vice versa.  Note that these examples are also very
3051 similar to passing ordinary pointers between both languages. First,
3052 consider this code in C:
3054 @smallexample
3055 /* Procedure implemented in Fortran.  */
3056 void get_values (void (*)(double));
3058 /* Call-back routine we want called from Fortran.  */
3059 void
3060 print_it (double x)
3062   printf ("Number is %f.\n", x);
3065 /* Call Fortran routine and pass call-back to it.  */
3066 void
3067 foobar ()
3069   get_values (&print_it);
3071 @end smallexample
3073 A matching implementation for @code{get_values} in Fortran, that correctly
3074 receives the procedure pointer from C and is able to call it, is given
3075 in the following @code{MODULE}:
3077 @smallexample
3078 MODULE m
3079   IMPLICIT NONE
3081   ! Define interface of call-back routine.
3082   ABSTRACT INTERFACE
3083     SUBROUTINE callback (x)
3084       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3085       REAL(KIND=C_DOUBLE), INTENT(IN), VALUE :: x
3086     END SUBROUTINE callback
3087   END INTERFACE
3089 CONTAINS
3091   ! Define C-bound procedure.
3092   SUBROUTINE get_values (cproc) BIND(C)
3093     USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3094     TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: cproc
3096     PROCEDURE(callback), POINTER :: proc
3098     ! Convert C to Fortran procedure pointer.
3099     CALL C_F_PROCPOINTER (cproc, proc)
3101     ! Call it.
3102     CALL proc (1.0_C_DOUBLE)
3103     CALL proc (-42.0_C_DOUBLE)
3104     CALL proc (18.12_C_DOUBLE)
3105   END SUBROUTINE get_values
3107 END MODULE m
3108 @end smallexample
3110 Next, we want to call a C routine that expects a procedure pointer argument
3111 and pass it a Fortran procedure (which clearly must be interoperable!).
3112 Again, the C function may be:
3114 @smallexample
3116 call_it (int (*func)(int), int arg)
3118   return func (arg);
3120 @end smallexample
3122 It can be used as in the following Fortran code:
3124 @smallexample
3125 MODULE m
3126   USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3127   IMPLICIT NONE
3129   ! Define interface of C function.
3130   INTERFACE
3131     INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION call_it (func, arg) BIND(C)
3132       USE, INTRINSIC :: ISO_C_BINDING
3133       TYPE(C_FUNPTR), INTENT(IN), VALUE :: func
3134       INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
3135     END FUNCTION call_it
3136   END INTERFACE
3138 CONTAINS
3140   ! Define procedure passed to C function.
3141   ! It must be interoperable!
3142   INTEGER(KIND=C_INT) FUNCTION double_it (arg) BIND(C)
3143     INTEGER(KIND=C_INT), INTENT(IN), VALUE :: arg
3144     double_it = arg + arg
3145   END FUNCTION double_it
3147   ! Call C function.
3148   SUBROUTINE foobar ()
3149     TYPE(C_FUNPTR) :: cproc
3150     INTEGER(KIND=C_INT) :: i
3152     ! Get C procedure pointer.
3153     cproc = C_FUNLOC (double_it)
3155     ! Use it.
3156     DO i = 1_C_INT, 10_C_INT
3157       PRINT *, call_it (cproc, i)
3158     END DO
3159   END SUBROUTINE foobar
3161 END MODULE m
3162 @end smallexample
3164 @node Further Interoperability of Fortran with C
3165 @subsection Further Interoperability of Fortran with C
3166 @cindex Further Interoperability of Fortran with C
3167 @cindex TS 29113
3168 @cindex array descriptor
3169 @cindex dope vector
3170 @cindex assumed-type
3171 @cindex assumed-rank
3173 GNU Fortran implements the Technical Specification ISO/IEC TS
3174 29113:2012, which extends the interoperability support of Fortran 2003
3175 and Fortran 2008 and is now part of the 2018 Fortran standard.
3176 Besides removing some restrictions and constraints, the Technical
3177 Specification adds assumed-type (@code{TYPE(*)}) and assumed-rank
3178 (@code{DIMENSION(..)}) variables and allows for interoperability of
3179 assumed-shape, assumed-rank, and deferred-shape arrays, as well as
3180 allocatables and pointers.  Objects of these types are passed to
3181 @code{BIND(C)} functions as descriptors with a standard interface,
3182 declared in the header file @code{<ISO_Fortran_binding.h>}.
3184 Note: Currently, GNU Fortran does not use internally the array descriptor
3185 (dope vector) as specified in the Technical Specification, but uses
3186 an array descriptor with different fields in functions without the
3187 @code{BIND(C)} attribute.  Arguments to functions marked @code{BIND(C)}
3188 are converted to the specified form.  If you need to access GNU Fortran's
3189 internal array descriptor, you can use the Chasm Language Interoperability
3190 Tools, @url{http://chasm-interop.sourceforge.net/}.
3192 @node GNU Fortran Compiler Directives
3193 @section GNU Fortran Compiler Directives
3195 @menu
3196 * ATTRIBUTES directive::
3197 * UNROLL directive::
3198 * BUILTIN directive::
3199 * IVDEP directive::
3200 * VECTOR directive::
3201 * NOVECTOR directive::
3202 @end menu
3204 @node ATTRIBUTES directive
3205 @subsection ATTRIBUTES directive
3207 The Fortran standard describes how a conforming program shall
3208 behave; however, the exact implementation is not standardized.  In order
3209 to allow the user to choose specific implementation details, compiler
3210 directives can be used to set attributes of variables and procedures
3211 which are not part of the standard.  Whether a given attribute is
3212 supported and its exact effects depend on both the operating system and
3213 on the processor; see
3214 @ref{Top,,C Extensions,gcc,Using the GNU Compiler Collection (GCC)}
3215 for details.
3217 For procedures and procedure pointers, the following attributes can
3218 be used to change the calling convention:
3220 @itemize
3221 @item @code{CDECL} -- standard C calling convention
3222 @item @code{STDCALL} -- convention where the called procedure pops the stack
3223 @item @code{FASTCALL} -- part of the arguments are passed via registers
3224 instead using the stack
3225 @end itemize
3227 Besides changing the calling convention, the attributes also influence
3228 the decoration of the symbol name, e.g., by a leading underscore or by
3229 a trailing at-sign followed by the number of bytes on the stack.  When
3230 assigning a procedure to a procedure pointer, both should use the same
3231 calling convention.
3233 On some systems, procedures and global variables (module variables and
3234 @code{COMMON} blocks) need special handling to be accessible when they
3235 are in a shared library.  The following attributes are available:
3237 @itemize
3238 @item @code{DLLEXPORT} -- provide a global pointer to a pointer in the DLL
3239 @item @code{DLLIMPORT} -- reference the function or variable using a
3240 global pointer
3241 @end itemize
3243 For dummy arguments, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute can be used; in
3244 other compilers, it is also known as @code{IGNORE_TKR}.  For dummy arguments
3245 with this attribute actual arguments of any type and kind (similar to
3246 @code{TYPE(*)}), scalars and arrays of any rank (no equivalent
3247 in Fortran standard) are accepted.  As with @code{TYPE(*)}, the argument
3248 is unlimited polymorphic and no type information is available.
3249 Additionally, the argument may only be passed to dummy arguments
3250 with the @code{NO_ARG_CHECK} attribute and as argument to the
3251 @code{PRESENT} intrinsic function and to @code{C_LOC} of the
3252 @code{ISO_C_BINDING} module.
3254 Variables with @code{NO_ARG_CHECK} attribute shall be of assumed-type
3255 (@code{TYPE(*)}; recommended) or of type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL},
3256 @code{REAL} or @code{COMPLEX}. They shall not have the @code{ALLOCATE},
3257 @code{CODIMENSION}, @code{INTENT(OUT)}, @code{POINTER} or @code{VALUE}
3258 attribute; furthermore, they shall be either scalar or of assumed-size
3259 (@code{dimension(*)}). As @code{TYPE(*)}, the @code{NO_ARG_CHECK} attribute
3260 requires an explicit interface.
3262 @itemize
3263 @item @code{NO_ARG_CHECK} -- disable the type, kind and rank checking
3264 @item @code{DEPRECATED} -- print a warning when using a such-tagged
3265 deprecated procedure, variable or parameter; the warning can be suppressed
3266 with @option{-Wno-deprecated-declarations}.
3267 @item @code{NOINLINE} -- prevent inlining given function.
3268 @item @code{NORETURN} -- add a hint that a given function cannot return.
3269 @item @code{WEAK} -- emit the declaration of an external symbol as a weak
3270 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining library
3271 functions that can be overridden in user code, though it can also be used with
3272 non-function declarations.  The overriding symbol must have the same type as
3273 the weak symbol.
3274 @end itemize
3277 The attributes are specified using the syntax
3279 @code{!GCC$ ATTRIBUTES} @var{attribute-list} @code{::} @var{variable-list}
3281 where in free-form source code only whitespace is allowed before @code{!GCC$}
3282 and in fixed-form source code @code{!GCC$}, @code{cGCC$} or @code{*GCC$} shall
3283 start in the first column.
3285 For procedures, the compiler directives shall be placed into the body
3286 of the procedure; for variables and procedure pointers, they shall be in
3287 the same declaration part as the variable or procedure pointer.
3290 @node UNROLL directive
3291 @subsection UNROLL directive
3293 The syntax of the directive is
3295 @code{!GCC$ unroll N}
3297 You can use this directive to control how many times a loop should be unrolled.
3298 It must be placed immediately before a @code{DO} loop and applies only to the
3299 loop that follows.  N is an integer constant specifying the unrolling factor.
3300 The values of 0 and 1 block any unrolling of the loop.
3303 @node BUILTIN directive
3304 @subsection BUILTIN directive
3306 The syntax of the directive is
3308 @code{!GCC$ BUILTIN (B) attributes simd FLAGS IF('target')}
3310 You can use this directive to define which middle-end built-ins provide vector
3311 implementations.  @code{B} is name of the middle-end built-in.  @code{FLAGS}
3312 are optional and must be either "(inbranch)" or "(notinbranch)".
3313 @code{IF} statement is optional and is used to filter multilib ABIs
3314 for the built-in that should be vectorized.  Example usage:
3316 @smallexample
3317 !GCC$ builtin (sinf) attributes simd (notinbranch) if('x86_64')
3318 @end smallexample
3320 The purpose of the directive is to provide an API among the GCC compiler and
3321 the GNU C Library which would define vector implementations of math routines.
3324 @node IVDEP directive
3325 @subsection IVDEP directive
3327 The syntax of the directive is
3329 @code{!GCC$ ivdep}
3331 This directive tells the compiler to ignore vector dependencies in the
3332 following loop.  It must be placed immediately before a @code{DO} loop
3333 and applies only to the loop that follows.
3335 Sometimes the compiler may not have sufficient information to decide
3336 whether a particular loop is vectorizable due to potential
3337 dependencies between iterations.  The purpose of the directive is to
3338 tell the compiler that vectorization is safe.
3340 This directive is intended for annotation of existing code.  For new
3341 code it is recommended to consider OpenMP SIMD directives as potential
3342 alternative.
3345 @node VECTOR directive
3346 @subsection VECTOR directive
3348 The syntax of the directive is
3350 @code{!GCC$ vector}
3352 This directive tells the compiler to vectorize the following loop.  It
3353 must be placed immediately before a @code{DO} loop and applies only to
3354 the loop that follows.
3357 @node NOVECTOR directive
3358 @subsection NOVECTOR directive
3360 The syntax of the directive is
3362 @code{!GCC$ novector}
3364 This directive tells the compiler to not vectorize the following loop.
3365 It must be placed immediately before a @code{DO} loop and applies only
3366 to the loop that follows.
3369 @node Non-Fortran Main Program
3370 @section Non-Fortran Main Program
3372 @menu
3373 * _gfortran_set_args:: Save command-line arguments
3374 * _gfortran_set_options:: Set library option flags
3375 * _gfortran_set_convert:: Set endian conversion
3376 * _gfortran_set_record_marker:: Set length of record markers
3377 * _gfortran_set_fpe:: Set when a Floating Point Exception should be raised
3378 * _gfortran_set_max_subrecord_length:: Set subrecord length
3379 @end menu
3381 Even if you are doing mixed-language programming, it is very
3382 likely that you do not need to know or use the information in this
3383 section.  Since it is about the internal structure of GNU Fortran,
3384 it may also change in GCC minor releases.
3386 When you compile a @code{PROGRAM} with GNU Fortran, a function
3387 with the name @code{main} (in the symbol table of the object file)
3388 is generated, which initializes the libgfortran library and then
3389 calls the actual program which uses the name @code{MAIN__}, for
3390 historic reasons.  If you link GNU Fortran compiled procedures
3391 to, e.g., a C or C++ program or to a Fortran program compiled by
3392 a different compiler, the libgfortran library is not initialized
3393 and thus a few intrinsic procedures do not work properly, e.g.
3394 those for obtaining the command-line arguments.
3396 Therefore, if your @code{PROGRAM} is not compiled with
3397 GNU Fortran and the GNU Fortran compiled procedures require
3398 intrinsics relying on the library initialization, you need to
3399 initialize the library yourself.  Using the default options,
3400 gfortran calls @code{_gfortran_set_args} and
3401 @code{_gfortran_set_options}.  The initialization of the former
3402 is needed if the called procedures access the command line
3403 (and for backtracing); the latter sets some flags based on the
3404 standard chosen or to enable backtracing.  In typical programs,
3405 it is not necessary to call any initialization function.
3407 If your @code{PROGRAM} is compiled with GNU Fortran, you shall
3408 not call any of the following functions.  The libgfortran
3409 initialization functions are shown in C syntax but using C
3410 bindings they are also accessible from Fortran.
3413 @node _gfortran_set_args
3414 @subsection @code{_gfortran_set_args} --- Save command-line arguments
3415 @fnindex _gfortran_set_args
3416 @cindex libgfortran initialization, set_args
3418 @table @asis
3419 @item @emph{Description}:
3420 @code{_gfortran_set_args} saves the command-line arguments; this
3421 initialization is required if any of the command-line intrinsics
3422 is called.  Additionally, it shall be called if backtracing is
3423 enabled (see @code{_gfortran_set_options}).
3425 @item @emph{Syntax}:
3426 @code{void _gfortran_set_args (int argc, char *argv[])}
3428 @item @emph{Arguments}:
3429 @multitable @columnfractions .15 .70
3430 @item @var{argc} @tab number of command line argument strings
3431 @item @var{argv} @tab the command-line argument strings; argv[0]
3432 is the pathname of the executable itself.
3433 @end multitable
3435 @item @emph{Example}:
3436 @smallexample
3437 int main (int argc, char *argv[])
3439   /* Initialize libgfortran.  */
3440   _gfortran_set_args (argc, argv);
3441   return 0;
3443 @end smallexample
3444 @end table
3447 @node _gfortran_set_options
3448 @subsection @code{_gfortran_set_options} --- Set library option flags
3449 @fnindex _gfortran_set_options
3450 @cindex libgfortran initialization, set_options
3452 @table @asis
3453 @item @emph{Description}:
3454 @code{_gfortran_set_options} sets several flags related to the Fortran
3455 standard to be used, whether backtracing should be enabled
3456 and whether range checks should be performed.  The syntax allows for
3457 upward compatibility since the number of passed flags is specified; for
3458 non-passed flags, the default value is used.  See also
3459 @pxref{Code Gen Options}.  Please note that not all flags are actually
3460 used.
3462 @item @emph{Syntax}:
3463 @code{void _gfortran_set_options (int num, int options[])}
3465 @item @emph{Arguments}:
3466 @multitable @columnfractions .15 .70
3467 @item @var{num} @tab number of options passed
3468 @item @var{argv} @tab The list of flag values
3469 @end multitable
3471 @item @emph{option flag list}:
3472 @multitable @columnfractions .15 .70
3473 @item @var{option}[0] @tab Allowed standard; can give run-time errors
3474 if e.g. an input-output edit descriptor is invalid in a given
3475 standard.  Possible values are (bitwise or-ed) @code{GFC_STD_F77} (1),
3476 @code{GFC_STD_F95_OBS} (2), @code{GFC_STD_F95_DEL} (4),
3477 @code{GFC_STD_F95} (8), @code{GFC_STD_F2003} (16), @code{GFC_STD_GNU}
3478 (32), @code{GFC_STD_LEGACY} (64), @code{GFC_STD_F2008} (128),
3479 @code{GFC_STD_F2008_OBS} (256), @code{GFC_STD_F2008_TS} (512),
3480 @code{GFC_STD_F2018} (1024), @code{GFC_STD_F2018_OBS} (2048), and
3481 @code{GFC_STD=F2018_DEL} (4096). Default: @code{GFC_STD_F95_OBS |
3482 GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_F95 | GFC_STD_F2003 | GFC_STD_F2008 |
3483 GFC_STD_F2008_TS | GFC_STD_F2008_OBS | GFC_STD_F77 | GFC_STD_F2018 |
3484 GFC_STD_F2018_OBS | GFC_STD_F2018_DEL | GFC_STD_GNU | GFC_STD_LEGACY}.
3485 @item @var{option}[1] @tab Standard-warning flag; prints a warning to
3486 standard error.  Default: @code{GFC_STD_F95_DEL | GFC_STD_LEGACY}.
3487 @item @var{option}[2] @tab If non zero, enable pedantic checking.
3488 Default: off.
3489 @item @var{option}[3] @tab Unused.
3490 @item @var{option}[4] @tab If non zero, enable backtracing on run-time
3491 errors.  Default: off. (Default in the compiler: on.)
3492 Note: Installs a signal handler and requires command-line
3493 initialization using @code{_gfortran_set_args}.
3494 @item @var{option}[5] @tab If non zero, supports signed zeros.
3495 Default: enabled.
3496 @item @var{option}[6] @tab Enables run-time checking.  Possible values
3497 are (bitwise or-ed): GFC_RTCHECK_BOUNDS (1), GFC_RTCHECK_ARRAY_TEMPS (2),
3498 GFC_RTCHECK_RECURSION (4), GFC_RTCHECK_DO (8), GFC_RTCHECK_POINTER (16),
3499 GFC_RTCHECK_MEM (32), GFC_RTCHECK_BITS (64).
3500 Default: disabled.
3501 @item @var{option}[7] @tab Unused.
3502 @item @var{option}[8] @tab Show a warning when invoking @code{STOP} and
3503 @code{ERROR STOP} if a floating-point exception occurred. Possible values
3504 are (bitwise or-ed) @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
3505 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
3506 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), @code{GFC_FPE_INEXACT} (32). Default: None (0).
3507 (Default in the compiler: @code{GFC_FPE_INVALID | GFC_FPE_DENORMAL |
3508 GFC_FPE_ZERO | GFC_FPE_OVERFLOW | GFC_FPE_UNDERFLOW}.)
3509 @end multitable
3511 @item @emph{Example}:
3512 @smallexample
3513   /* Use gfortran 4.9 default options.  */
3514   static int options[] = @{68, 511, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 31@};
3515   _gfortran_set_options (9, &options);
3516 @end smallexample
3517 @end table
3520 @node _gfortran_set_convert
3521 @subsection @code{_gfortran_set_convert} --- Set endian conversion
3522 @fnindex _gfortran_set_convert
3523 @cindex libgfortran initialization, set_convert
3525 @table @asis
3526 @item @emph{Description}:
3527 @code{_gfortran_set_convert} set the representation of data for
3528 unformatted files.
3530 @item @emph{Syntax}:
3531 @code{void _gfortran_set_convert (int conv)}
3533 @item @emph{Arguments}:
3534 @multitable @columnfractions .15 .70
3535 @item @var{conv} @tab Endian conversion, possible values:
3536 GFC_CONVERT_NATIVE (0, default), GFC_CONVERT_SWAP (1),
3537 GFC_CONVERT_BIG (2), GFC_CONVERT_LITTLE (3).
3538 @end multitable
3540 @item @emph{Example}:
3541 @smallexample
3542 int main (int argc, char *argv[])
3544   /* Initialize libgfortran.  */
3545   _gfortran_set_args (argc, argv);
3546   _gfortran_set_convert (1);
3547   return 0;
3549 @end smallexample
3550 @end table
3553 @node _gfortran_set_record_marker
3554 @subsection @code{_gfortran_set_record_marker} --- Set length of record markers
3555 @fnindex _gfortran_set_record_marker
3556 @cindex libgfortran initialization, set_record_marker
3558 @table @asis
3559 @item @emph{Description}:
3560 @code{_gfortran_set_record_marker} sets the length of record markers
3561 for unformatted files.
3563 @item @emph{Syntax}:
3564 @code{void _gfortran_set_record_marker (int val)}
3566 @item @emph{Arguments}:
3567 @multitable @columnfractions .15 .70
3568 @item @var{val} @tab Length of the record marker; valid values
3569 are 4 and 8.  Default is 4.
3570 @end multitable
3572 @item @emph{Example}:
3573 @smallexample
3574 int main (int argc, char *argv[])
3576   /* Initialize libgfortran.  */
3577   _gfortran_set_args (argc, argv);
3578   _gfortran_set_record_marker (8);
3579   return 0;
3581 @end smallexample
3582 @end table
3585 @node _gfortran_set_fpe
3586 @subsection @code{_gfortran_set_fpe} --- Enable floating point exception traps
3587 @fnindex _gfortran_set_fpe
3588 @cindex libgfortran initialization, set_fpe
3590 @table @asis
3591 @item @emph{Description}:
3592 @code{_gfortran_set_fpe} enables floating point exception traps for
3593 the specified exceptions.  On most systems, this will result in a
3594 SIGFPE signal being sent and the program being aborted.
3596 @item @emph{Syntax}:
3597 @code{void _gfortran_set_fpe (int val)}
3599 @item @emph{Arguments}:
3600 @multitable @columnfractions .15 .70
3601 @item @var{option}[0] @tab IEEE exceptions.  Possible values are
3602 (bitwise or-ed) zero (0, default) no trapping,
3603 @code{GFC_FPE_INVALID} (1), @code{GFC_FPE_DENORMAL} (2),
3604 @code{GFC_FPE_ZERO} (4), @code{GFC_FPE_OVERFLOW} (8),
3605 @code{GFC_FPE_UNDERFLOW} (16), and @code{GFC_FPE_INEXACT} (32).
3606 @end multitable
3608 @item @emph{Example}:
3609 @smallexample
3610 int main (int argc, char *argv[])
3612   /* Initialize libgfortran.  */
3613   _gfortran_set_args (argc, argv);
3614   /* FPE for invalid operations such as SQRT(-1.0).  */
3615   _gfortran_set_fpe (1);
3616   return 0;
3618 @end smallexample
3619 @end table
3622 @node _gfortran_set_max_subrecord_length
3623 @subsection @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} --- Set subrecord length
3624 @fnindex _gfortran_set_max_subrecord_length
3625 @cindex libgfortran initialization, set_max_subrecord_length
3627 @table @asis
3628 @item @emph{Description}:
3629 @code{_gfortran_set_max_subrecord_length} set the maximum length
3630 for a subrecord.  This option only makes sense for testing and
3631 debugging of unformatted I/O.
3633 @item @emph{Syntax}:
3634 @code{void _gfortran_set_max_subrecord_length (int val)}
3636 @item @emph{Arguments}:
3637 @multitable @columnfractions .15 .70
3638 @item @var{val} @tab the maximum length for a subrecord;
3639 the maximum permitted value is 2147483639, which is also
3640 the default.
3641 @end multitable
3643 @item @emph{Example}:
3644 @smallexample
3645 int main (int argc, char *argv[])
3647   /* Initialize libgfortran.  */
3648   _gfortran_set_args (argc, argv);
3649   _gfortran_set_max_subrecord_length (8);
3650   return 0;
3652 @end smallexample
3653 @end table
3656 @node Naming and argument-passing conventions
3657 @section Naming and argument-passing conventions
3659 This section gives an overview about the naming convention of procedures
3660 and global variables and about the argument passing conventions used by
3661 GNU Fortran.  If a C binding has been specified, the naming convention
3662 and some of the argument-passing conventions change.  If possible,
3663 mixed-language and mixed-compiler projects should use the better defined
3664 C binding for interoperability.  See @pxref{Interoperability with C}.
3666 @menu
3667 * Naming conventions::
3668 * Argument passing conventions::
3669 @end menu
3672 @node Naming conventions
3673 @subsection Naming conventions
3675 According the Fortran standard, valid Fortran names consist of a letter
3676 between @code{A} to @code{Z}, @code{a} to @code{z}, digits @code{0},
3677 @code{1} to @code{9} and underscores (@code{_}) with the restriction
3678 that names may only start with a letter.  As vendor extension, the
3679 dollar sign (@code{$}) is additionally permitted with the option
3680 @option{-fdollar-ok}, but not as first character and only if the
3681 target system supports it.
3683 By default, the procedure name is the lower-cased Fortran name with an
3684 appended underscore (@code{_}); using @option{-fno-underscoring} no
3685 underscore is appended while @code{-fsecond-underscore} appends two
3686 underscores.  Depending on the target system and the calling convention,
3687 the procedure might be additionally dressed; for instance, on 32bit
3688 Windows with @code{stdcall}, an at-sign @code{@@} followed by an integer
3689 number is appended.  For the changing the calling convention, see
3690 @pxref{GNU Fortran Compiler Directives}.
3692 For common blocks, the same convention is used, i.e. by default an
3693 underscore is appended to the lower-cased Fortran name.  Blank commons
3694 have the name @code{__BLNK__}.
3696 For procedures and variables declared in the specification space of a
3697 module, the name is formed by @code{__}, followed by the lower-cased
3698 module name, @code{_MOD_}, and the lower-cased Fortran name.  Note that
3699 no underscore is appended.
3702 @node Argument passing conventions
3703 @subsection Argument passing conventions
3705 Subroutines do not return a value (matching C99's @code{void}) while
3706 functions either return a value as specified in the platform ABI or
3707 the result variable is passed as hidden argument to the function and
3708 no result is returned.  A hidden result variable is used when the
3709 result variable is an array or of type @code{CHARACTER}.
3711 Arguments are passed according to the platform ABI. In particular,
3712 complex arguments might not be compatible to a struct with two real
3713 components for the real and imaginary part. The argument passing
3714 matches the one of C99's @code{_Complex}.  Functions with scalar
3715 complex result variables return their value and do not use a
3716 by-reference argument.  Note that with the @option{-ff2c} option,
3717 the argument passing is modified and no longer completely matches
3718 the platform ABI.  Some other Fortran compilers use @code{f2c}
3719 semantic by default; this might cause problems with
3720 interoperablility.
3722 GNU Fortran passes most arguments by reference, i.e. by passing a
3723 pointer to the data.  Note that the compiler might use a temporary
3724 variable into which the actual argument has been copied, if required
3725 semantically (copy-in/copy-out).
3727 For arguments with @code{ALLOCATABLE} and @code{POINTER}
3728 attribute (including procedure pointers), a pointer to the pointer
3729 is passed such that the pointer address can be modified in the
3730 procedure.
3732 For dummy arguments with the @code{VALUE} attribute: Scalar arguments
3733 of the type @code{INTEGER}, @code{LOGICAL}, @code{REAL} and
3734 @code{COMPLEX} are passed by value according to the platform ABI.
3735 (As vendor extension and not recommended, using @code{%VAL()} in the
3736 call to a procedure has the same effect.) For @code{TYPE(C_PTR)} and
3737 procedure pointers, the pointer itself is passed such that it can be
3738 modified without affecting the caller.
3739 @c FIXME: Document how VALUE is handled for CHARACTER, TYPE,
3740 @c CLASS and arrays, i.e. whether the copy-in is done in the caller
3741 @c or in the callee.
3743 For Boolean (@code{LOGICAL}) arguments, please note that GCC expects
3744 only the integer value 0 and 1.  If a GNU Fortran @code{LOGICAL}
3745 variable contains another integer value, the result is undefined.
3746 As some other Fortran compilers use @math{-1} for @code{.TRUE.},
3747 extra care has to be taken -- such as passing the value as
3748 @code{INTEGER}.  (The same value restriction also applies to other
3749 front ends of GCC, e.g. to GCC's C99 compiler for @code{_Bool}
3750 or GCC's Ada compiler for @code{Boolean}.)
3752 For arguments of @code{CHARACTER} type, the character length is passed
3753 as a hidden argument at the end of the argument list, except when the
3754 corresponding dummy argument is declared as @code{TYPE(*)}.  For
3755 deferred-length strings, the value is passed by reference, otherwise
3756 by value.  The character length has the C type @code{size_t} (or
3757 @code{INTEGER(kind=C_SIZE_T)} in Fortran).  Note that this is
3758 different to older versions of the GNU Fortran compiler, where the
3759 type of the hidden character length argument was a C @code{int}.  In
3760 order to retain compatibility with older versions, one can e.g. for
3761 the following Fortran procedure
3763 @smallexample
3764 subroutine fstrlen (s, a)
3765    character(len=*) :: s
3766    integer :: a
3767    print*, len(s)
3768 end subroutine fstrlen
3769 @end smallexample
3771 define the corresponding C prototype as follows:
3773 @smallexample
3774 #if __GNUC__ > 7
3775 typedef size_t fortran_charlen_t;
3776 #else
3777 typedef int fortran_charlen_t;
3778 #endif
3780 void fstrlen_ (char*, int*, fortran_charlen_t);
3781 @end smallexample
3783 In order to avoid such compiler-specific details, for new code it is
3784 instead recommended to use the ISO_C_BINDING feature.
3786 Note with C binding, @code{CHARACTER(len=1)} result variables are
3787 returned according to the platform ABI and no hidden length argument
3788 is used for dummy arguments; with @code{VALUE}, those variables are
3789 passed by value.
3791 For @code{OPTIONAL} dummy arguments, an absent argument is denoted
3792 by a NULL pointer, except for scalar dummy arguments of intrinsic type
3793 which have the @code{VALUE} attribute.  For those, a hidden Boolean
3794 argument (@code{logical(kind=C_bool),value}) is used to indicate
3795 whether the argument is present.
3797 Arguments which are assumed-shape, assumed-rank or deferred-rank
3798 arrays or, with @option{-fcoarray=lib}, allocatable scalar coarrays use
3799 an array descriptor.  All other arrays pass the address of the
3800 first element of the array.  With @option{-fcoarray=lib}, the token
3801 and the offset belonging to nonallocatable coarrays dummy arguments
3802 are passed as hidden argument along the character length hidden
3803 arguments.  The token is an opaque pointer identifying the coarray
3804 and the offset is a passed-by-value integer of kind @code{C_PTRDIFF_T},
3805 denoting the byte offset between the base address of the coarray and
3806 the passed scalar or first element of the passed array.
3808 The arguments are passed in the following order
3809 @itemize @bullet
3810 @item Result variable, when the function result is passed by reference
3811 @item Character length of the function result, if it is a of type
3812 @code{CHARACTER} and no C binding is used
3813 @item The arguments in the order in which they appear in the Fortran
3814 declaration
3815 @item The present status for optional arguments with value attribute,
3816 which are internally passed by value
3817 @item The character length and/or coarray token and offset for the first
3818 argument which is a @code{CHARACTER} or a nonallocatable coarray dummy
3819 argument, followed by the hidden arguments of the next dummy argument
3820 of such a type
3821 @end itemize
3824 @c ---------------------------------------------------------------------
3825 @c Coarray Programming
3826 @c ---------------------------------------------------------------------
3828 @node Coarray Programming
3829 @chapter Coarray Programming
3830 @cindex Coarrays
3832 @menu
3833 * Type and enum ABI Documentation::
3834 * Function ABI Documentation::
3835 @end menu
3838 @node Type and enum ABI Documentation
3839 @section Type and enum ABI Documentation
3841 @menu
3842 * caf_token_t::
3843 * caf_register_t::
3844 * caf_deregister_t::
3845 * caf_reference_t::
3846 * caf_team_t::
3847 @end menu
3849 @node caf_token_t
3850 @subsection @code{caf_token_t}
3852 Typedef of type @code{void *} on the compiler side. Can be any data
3853 type on the library side.
3855 @node caf_register_t
3856 @subsection @code{caf_register_t}
3858 Indicates which kind of coarray variable should be registered.
3860 @verbatim
3861 typedef enum caf_register_t {
3862   CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC,
3863   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC,
3864   CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC,
3865   CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC,
3866   CAF_REGTYPE_CRITICAL,
3867   CAF_REGTYPE_EVENT_STATIC,
3868   CAF_REGTYPE_EVENT_ALLOC,
3869   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY,
3870   CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_ALLOCATE_ONLY
3872 caf_register_t;
3873 @end verbatim
3875 The values @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY} and
3876 @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_ALLOCATE_ONLY} are for allocatable components
3877 in derived type coarrays only.  The first one sets up the token without
3878 allocating memory for allocatable component.  The latter one only allocates the
3879 memory for an allocatable component in a derived type coarray.  The token
3880 needs to be setup previously by the REGISTER_ONLY.  This allows to have
3881 allocatable components un-allocated on some images.  The status whether an
3882 allocatable component is allocated on a remote image can be queried by
3883 @code{_caf_is_present} which used internally by the @code{ALLOCATED}
3884 intrinsic.
3886 @node caf_deregister_t
3887 @subsection @code{caf_deregister_t}
3889 @verbatim
3890 typedef enum caf_deregister_t {
3891   CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEREGISTER,
3892   CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEALLOCATE_ONLY
3894 caf_deregister_t;
3895 @end verbatim
3897 Allows to specify the type of deregistration of a coarray object.  The
3898 @code{CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEALLOCATE_ONLY} flag is only allowed for
3899 allocatable components in derived type coarrays.
3901 @node caf_reference_t
3902 @subsection @code{caf_reference_t}
3904 The structure used for implementing arbitrary reference chains.
3905 A @code{CAF_REFERENCE_T} allows to specify a component reference or any kind
3906 of array reference of any rank supported by gfortran.  For array references all
3907 kinds as known by the compiler/Fortran standard are supported indicated by
3908 a @code{MODE}.
3910 @verbatim
3911 typedef enum caf_ref_type_t {
3912   /* Reference a component of a derived type, either regular one or an
3913      allocatable or pointer type.  For regular ones idx in caf_reference_t is
3914      set to -1.  */
3915   CAF_REF_COMPONENT,
3916   /* Reference an allocatable array.  */
3917   CAF_REF_ARRAY,
3918   /* Reference a non-allocatable/non-pointer array.  I.e., the coarray object
3919      has no array descriptor associated and the addressing is done
3920      completely using the ref.  */
3921   CAF_REF_STATIC_ARRAY
3922 } caf_ref_type_t;
3923 @end verbatim
3925 @verbatim
3926 typedef enum caf_array_ref_t {
3927   /* No array ref.  This terminates the array ref.  */
3928   CAF_ARR_REF_NONE = 0,
3929   /* Reference array elements given by a vector.  Only for this mode
3930      caf_reference_t.u.a.dim[i].v is valid.  */
3931   CAF_ARR_REF_VECTOR,
3932   /* A full array ref (:).  */
3933   CAF_ARR_REF_FULL,
3934   /* Reference a range on elements given by start, end and stride.  */
3935   CAF_ARR_REF_RANGE,
3936   /* Only a single item is referenced given in the start member.  */
3937   CAF_ARR_REF_SINGLE,
3938   /* An array ref of the kind (i:), where i is an arbitrary valid index in the
3939      array.  The index i is given in the start member.  */
3940   CAF_ARR_REF_OPEN_END,
3941   /* An array ref of the kind (:i), where the lower bound of the array ref
3942      is given by the remote side.  The index i is given in the end member.  */
3943   CAF_ARR_REF_OPEN_START
3944 } caf_array_ref_t;
3945 @end verbatim
3947 @verbatim
3948 /* References to remote components of a derived type.  */
3949 typedef struct caf_reference_t {
3950   /* A pointer to the next ref or NULL.  */
3951   struct caf_reference_t *next;
3952   /* The type of the reference.  */
3953   /* caf_ref_type_t, replaced by int to allow specification in fortran FE.  */
3954   int type;
3955   /* The size of an item referenced in bytes.  I.e. in an array ref this is
3956      the factor to advance the array pointer with to get to the next item.
3957      For component refs this gives just the size of the element referenced.  */
3958   size_t item_size;
3959   union {
3960     struct {
3961       /* The offset (in bytes) of the component in the derived type.
3962          Unused for allocatable or pointer components.  */
3963       ptrdiff_t offset;
3964       /* The offset (in bytes) to the caf_token associated with this
3965          component.  NULL, when not allocatable/pointer ref.  */
3966       ptrdiff_t caf_token_offset;
3967     } c;
3968     struct {
3969       /* The mode of the array ref.  See CAF_ARR_REF_*.  */
3970       /* caf_array_ref_t, replaced by unsigend char to allow specification in
3971          fortran FE.  */
3972      unsigned char mode[GFC_MAX_DIMENSIONS];
3973       /* The type of a static array.  Unset for array's with descriptors.  */
3974       int static_array_type;
3975       /* Subscript refs (s) or vector refs (v).  */
3976       union {
3977         struct {
3978           /* The start and end boundary of the ref and the stride.  */
3979           index_type start, end, stride;
3980         } s;
3981         struct {
3982           /* nvec entries of kind giving the elements to reference.  */
3983           void *vector;
3984           /* The number of entries in vector.  */
3985           size_t nvec;
3986           /* The integer kind used for the elements in vector.  */
3987           int kind;
3988         } v;
3989       } dim[GFC_MAX_DIMENSIONS];
3990     } a;
3991   } u;
3992 } caf_reference_t;
3993 @end verbatim
3995 The references make up a single linked list of reference operations.  The
3996 @code{NEXT} member links to the next reference or NULL to indicate the end of
3997 the chain.  Component and array refs can be arbitrarily mixed as long as they
3998 comply to the Fortran standard.
4000 @emph{NOTES}
4001 The member @code{STATIC_ARRAY_TYPE} is used only when the @code{TYPE} is
4002 @code{CAF_REF_STATIC_ARRAY}.  The member gives the type of the data referenced.
4003 Because no array descriptor is available for a descriptor-less array and
4004 type conversion still needs to take place the type is transported here.
4006 At the moment @code{CAF_ARR_REF_VECTOR} is not implemented in the front end for
4007 descriptor-less arrays.  The library caf_single has untested support for it.
4009 @node caf_team_t
4010 @subsection @code{caf_team_t}
4012 Opaque pointer to represent a team-handle.  This type is a stand-in for the
4013 future implementation of teams.  It is about to change without further notice.
4015 @node Function ABI Documentation
4016 @section Function ABI Documentation
4018 @menu
4019 * _gfortran_caf_init:: Initialiation function
4020 * _gfortran_caf_finish:: Finalization function
4021 * _gfortran_caf_this_image:: Querying the image number
4022 * _gfortran_caf_num_images:: Querying the maximal number of images
4023 * _gfortran_caf_image_status :: Query the status of an image
4024 * _gfortran_caf_failed_images :: Get an array of the indexes of the failed images
4025 * _gfortran_caf_stopped_images :: Get an array of the indexes of the stopped images
4026 * _gfortran_caf_register:: Registering coarrays
4027 * _gfortran_caf_deregister:: Deregistering coarrays
4028 * _gfortran_caf_is_present:: Query whether an allocatable or pointer component in a derived type coarray is allocated
4029 * _gfortran_caf_send:: Sending data from a local image to a remote image
4030 * _gfortran_caf_get:: Getting data from a remote image
4031 * _gfortran_caf_sendget:: Sending data between remote images
4032 * _gfortran_caf_send_by_ref:: Sending data from a local image to a remote image using enhanced references
4033 * _gfortran_caf_get_by_ref:: Getting data from a remote image using enhanced references
4034 * _gfortran_caf_sendget_by_ref:: Sending data between remote images using enhanced references
4035 * _gfortran_caf_lock:: Locking a lock variable
4036 * _gfortran_caf_unlock:: Unlocking a lock variable
4037 * _gfortran_caf_event_post:: Post an event
4038 * _gfortran_caf_event_wait:: Wait that an event occurred
4039 * _gfortran_caf_event_query:: Query event count
4040 * _gfortran_caf_sync_all:: All-image barrier
4041 * _gfortran_caf_sync_images:: Barrier for selected images
4042 * _gfortran_caf_sync_memory:: Wait for completion of segment-memory operations
4043 * _gfortran_caf_error_stop:: Error termination with exit code
4044 * _gfortran_caf_error_stop_str:: Error termination with string
4045 * _gfortran_caf_fail_image :: Mark the image failed and end its execution
4046 * _gfortran_caf_atomic_define:: Atomic variable assignment
4047 * _gfortran_caf_atomic_ref:: Atomic variable reference
4048 * _gfortran_caf_atomic_cas:: Atomic compare and swap
4049 * _gfortran_caf_atomic_op:: Atomic operation
4050 * _gfortran_caf_co_broadcast:: Sending data to all images
4051 * _gfortran_caf_co_max:: Collective maximum reduction
4052 * _gfortran_caf_co_min:: Collective minimum reduction
4053 * _gfortran_caf_co_sum:: Collective summing reduction
4054 * _gfortran_caf_co_reduce:: Generic collective reduction
4055 @end menu
4058 @node _gfortran_caf_init
4059 @subsection @code{_gfortran_caf_init} --- Initialiation function
4060 @cindex Coarray, _gfortran_caf_init
4062 @table @asis
4063 @item @emph{Description}:
4064 This function is called at startup of the program before the Fortran main
4065 program, if the latter has been compiled with @option{-fcoarray=lib}.
4066 It takes as arguments the command-line arguments of the program.  It is
4067 permitted to pass two @code{NULL} pointers as argument; if non-@code{NULL},
4068 the library is permitted to modify the arguments.
4070 @item @emph{Syntax}:
4071 @code{void _gfortran_caf_init (int *argc, char ***argv)}
4073 @item @emph{Arguments}:
4074 @multitable @columnfractions .15 .70
4075 @item @var{argc} @tab intent(inout) An integer pointer with the number of
4076 arguments passed to the program or @code{NULL}.
4077 @item @var{argv} @tab intent(inout) A pointer to an array of strings with the
4078 command-line arguments or @code{NULL}.
4079 @end multitable
4081 @item @emph{NOTES}
4082 The function is modelled after the initialization function of the Message
4083 Passing Interface (MPI) specification.  Due to the way coarray registration
4084 works, it might not be the first call to the library.  If the main program is
4085 not written in Fortran and only a library uses coarrays, it can happen that
4086 this function is never called.  Therefore, it is recommended that the library
4087 does not rely on the passed arguments and whether the call has been done.
4088 @end table
4091 @node _gfortran_caf_finish
4092 @subsection @code{_gfortran_caf_finish} --- Finalization function
4093 @cindex Coarray, _gfortran_caf_finish
4095 @table @asis
4096 @item @emph{Description}:
4097 This function is called at the end of the Fortran main program, if it has
4098 been compiled with the @option{-fcoarray=lib} option.
4100 @item @emph{Syntax}:
4101 @code{void _gfortran_caf_finish (void)}
4103 @item @emph{NOTES}
4104 For non-Fortran programs, it is recommended to call the function at the end
4105 of the main program.  To ensure that the shutdown is also performed for
4106 programs where this function is not explicitly invoked, for instance
4107 non-Fortran programs or calls to the system's exit() function, the library
4108 can use a destructor function.  Note that programs can also be terminated
4109 using the STOP and ERROR STOP statements; those use different library calls.
4110 @end table
4113 @node _gfortran_caf_this_image
4114 @subsection @code{_gfortran_caf_this_image} --- Querying the image number
4115 @cindex Coarray, _gfortran_caf_this_image
4117 @table @asis
4118 @item @emph{Description}:
4119 This function returns the current image number, which is a positive number.
4121 @item @emph{Syntax}:
4122 @code{int _gfortran_caf_this_image (int distance)}
4124 @item @emph{Arguments}:
4125 @multitable @columnfractions .15 .70
4126 @item @var{distance} @tab As specified for the @code{this_image} intrinsic
4127 in TS18508.  Shall be a non-negative number.
4128 @end multitable
4130 @item @emph{NOTES}
4131 If the Fortran intrinsic @code{this_image} is invoked without an argument, which
4132 is the only permitted form in Fortran 2008, GCC passes @code{0} as
4133 first argument.
4134 @end table
4137 @node _gfortran_caf_num_images
4138 @subsection @code{_gfortran_caf_num_images} --- Querying the maximal number of images
4139 @cindex Coarray, _gfortran_caf_num_images
4141 @table @asis
4142 @item @emph{Description}:
4143 This function returns the number of images in the current team, if
4144 @var{distance} is 0 or the number of images in the parent team at the specified
4145 distance. If failed is -1, the function returns the number of all images at
4146 the specified distance; if it is 0, the function returns the number of
4147 nonfailed images, and if it is 1, it returns the number of failed images.
4149 @item @emph{Syntax}:
4150 @code{int _gfortran_caf_num_images(int distance, int failed)}
4152 @item @emph{Arguments}:
4153 @multitable @columnfractions .15 .70
4154 @item @var{distance} @tab the distance from this image to the ancestor.
4155 Shall be positive.
4156 @item @var{failed} @tab shall be -1, 0, or 1
4157 @end multitable
4159 @item @emph{NOTES}
4160 This function follows TS18508. If the num_image intrinsic has no arguments,
4161 then the compiler passes @code{distance=0} and @code{failed=-1} to the function.
4162 @end table
4165 @node _gfortran_caf_image_status
4166 @subsection @code{_gfortran_caf_image_status} --- Query the status of an image
4167 @cindex Coarray, _gfortran_caf_image_status
4169 @table @asis
4170 @item @emph{Description}:
4171 Get the status of the image given by the id @var{image} of the team given by
4172 @var{team}.  Valid results are zero, for image is ok, @code{STAT_STOPPED_IMAGE}
4173 from the ISO_FORTRAN_ENV module to indicate that the image has been stopped and
4174 @code{STAT_FAILED_IMAGE} also from ISO_FORTRAN_ENV to indicate that the image
4175 has executed a @code{FAIL IMAGE} statement.
4177 @item @emph{Syntax}:
4178 @code{int _gfortran_caf_image_status (int image, caf_team_t * team)}
4180 @item @emph{Arguments}:
4181 @multitable @columnfractions .15 .70
4182 @item @var{image} @tab the positive scalar id of the image in the current TEAM.
4183 @item @var{team} @tab optional; team on the which the inquiry is to be
4184 performed.
4185 @end multitable
4187 @item @emph{NOTES}
4188 This function follows TS18508.  Because team-functionality is not yet
4189 implemented a null-pointer is passed for the @var{team} argument at the moment.
4190 @end table
4193 @node _gfortran_caf_failed_images
4194 @subsection @code{_gfortran_caf_failed_images} --- Get an array of the indexes of the failed images
4195 @cindex Coarray, _gfortran_caf_failed_images
4197 @table @asis
4198 @item @emph{Description}:
4199 Get an array of image indexes in the current @var{team} that have failed.  The
4200 array is sorted ascendingly.  When @var{team} is not provided the current team
4201 is to be used.  When @var{kind} is provided then the resulting array is of that
4202 integer kind else it is of default integer kind.  The returns an unallocated
4203 size zero array when no images have failed.
4205 @item @emph{Syntax}:
4206 @code{int _gfortran_caf_failed_images (caf_team_t * team, int * kind)}
4208 @item @emph{Arguments}:
4209 @multitable @columnfractions .15 .70
4210 @item @var{team} @tab optional; team on the which the inquiry is to be
4211 performed.
4212 @item @var{image} @tab optional; the kind of the resulting integer array.
4213 @end multitable
4215 @item @emph{NOTES}
4216 This function follows TS18508.  Because team-functionality is not yet
4217 implemented a null-pointer is passed for the @var{team} argument at the moment.
4218 @end table
4221 @node _gfortran_caf_stopped_images
4222 @subsection @code{_gfortran_caf_stopped_images} --- Get an array of the indexes of the stopped images
4223 @cindex Coarray, _gfortran_caf_stopped_images
4225 @table @asis
4226 @item @emph{Description}:
4227 Get an array of image indexes in the current @var{team} that have stopped.  The
4228 array is sorted ascendingly.  When @var{team} is not provided the current team
4229 is to be used.  When @var{kind} is provided then the resulting array is of that
4230 integer kind else it is of default integer kind.  The returns an unallocated
4231 size zero array when no images have failed.
4233 @item @emph{Syntax}:
4234 @code{int _gfortran_caf_stopped_images (caf_team_t * team, int * kind)}
4236 @item @emph{Arguments}:
4237 @multitable @columnfractions .15 .70
4238 @item @var{team} @tab optional; team on the which the inquiry is to be
4239 performed.
4240 @item @var{image} @tab optional; the kind of the resulting integer array.
4241 @end multitable
4243 @item @emph{NOTES}
4244 This function follows TS18508.  Because team-functionality is not yet
4245 implemented a null-pointer is passed for the @var{team} argument at the moment.
4246 @end table
4249 @node _gfortran_caf_register
4250 @subsection @code{_gfortran_caf_register} --- Registering coarrays
4251 @cindex Coarray, _gfortran_caf_register
4253 @table @asis
4254 @item @emph{Description}:
4255 Registers memory for a coarray and creates a token to identify the coarray.  The
4256 routine is called for both coarrays with @code{SAVE} attribute and using an
4257 explicit @code{ALLOCATE} statement.  If an error occurs and @var{STAT} is a
4258 @code{NULL} pointer, the function shall abort with printing an error message
4259 and starting the error termination.  If no error occurs and @var{STAT} is
4260 present, it shall be set to zero.  Otherwise, it shall be set to a positive
4261 value and, if not-@code{NULL}, @var{ERRMSG} shall be set to a string describing
4262 the failure.  The routine shall register the memory provided in the
4263 @code{DATA}-component of the array descriptor @var{DESC}, when that component
4264 is non-@code{NULL}, else it shall allocate sufficient memory and provide a
4265 pointer to it in the @code{DATA}-component of @var{DESC}.  The array descriptor
4266 has rank zero, when a scalar object is to be registered and the array
4267 descriptor may be invalid after the call to @code{_gfortran_caf_register}.
4268 When an array is to be allocated the descriptor persists.
4270 For @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_STATIC} and @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC},
4271 the passed size is the byte size requested.  For @code{CAF_REGTYPE_LOCK_STATIC},
4272 @code{CAF_REGTYPE_LOCK_ALLOC} and @code{CAF_REGTYPE_CRITICAL} it is the array
4273 size or one for a scalar.
4275 When @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY} is used, then only a token
4276 for an allocatable or pointer component is created.  The @code{SIZE} parameter
4277 is not used then.  On the contrary when
4278 @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_ALLOCATE_ONLY} is specified, then the
4279 @var{token} needs to be registered by a previous call with regtype
4280 @code{CAF_REGTYPE_COARRAY_ALLOC_REGISTER_ONLY} and either the memory specified
4281 in the @var{DESC}'s data-ptr is registered or allocate when the data-ptr is
4282 @code{NULL}.
4284 @item @emph{Syntax}:
4285 @code{void caf_register (size_t size, caf_register_t type, caf_token_t *token,
4286 gfc_descriptor_t *desc, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4288 @item @emph{Arguments}:
4289 @multitable @columnfractions .15 .70
4290 @item @var{size} @tab For normal coarrays, the byte size of the coarray to be
4291 allocated; for lock types and event types, the number of elements.
4292 @item @var{type} @tab one of the caf_register_t types.
4293 @item @var{token} @tab intent(out) An opaque pointer identifying the coarray.
4294 @item @var{desc} @tab intent(inout) The (pseudo) array descriptor.
4295 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
4296 may be @code{NULL}
4297 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4298 an error message; may be @code{NULL}
4299 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4300 @end multitable
4302 @item @emph{NOTES}
4303 Nonallocatable coarrays have to be registered prior use from remote images.
4304 In order to guarantee this, they have to be registered before the main
4305 program. This can be achieved by creating constructor functions. That is what
4306 GCC does such that also for nonallocatable coarrays the memory is allocated and
4307 no static memory is used.  The token permits to identify the coarray; to the
4308 processor, the token is a nonaliasing pointer. The library can, for instance,
4309 store the base address of the coarray in the token, some handle or a more
4310 complicated struct.  The library may also store the array descriptor
4311 @var{DESC} when its rank is non-zero.
4313 For lock types, the value shall only be used for checking the allocation
4314 status. Note that for critical blocks, the locking is only required on one
4315 image; in the locking statement, the processor shall always pass an
4316 image index of one for critical-block lock variables
4317 (@code{CAF_REGTYPE_CRITICAL}). For lock types and critical-block variables,
4318 the initial value shall be unlocked (or, respectively, not in critical
4319 section) such as the value false; for event types, the initial state should
4320 be no event, e.g. zero.
4321 @end table
4324 @node _gfortran_caf_deregister
4325 @subsection @code{_gfortran_caf_deregister} --- Deregistering coarrays
4326 @cindex Coarray, _gfortran_caf_deregister
4328 @table @asis
4329 @item @emph{Description}:
4330 Called to free or deregister the memory of a coarray; the processor calls this
4331 function for automatic and explicit deallocation.  In case of an error, this
4332 function shall fail with an error message, unless the @var{STAT} variable is
4333 not null.  The library is only expected to free memory it allocated itself
4334 during a call to @code{_gfortran_caf_register}.
4336 @item @emph{Syntax}:
4337 @code{void caf_deregister (caf_token_t *token, caf_deregister_t type,
4338 int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4340 @item @emph{Arguments}:
4341 @multitable @columnfractions .15 .70
4342 @item @var{token} @tab the token to free.
4343 @item @var{type} @tab the type of action to take for the coarray.  A
4344 @code{CAF_DEREGTYPE_COARRAY_DEALLOCATE_ONLY} is allowed only for allocatable or
4345 pointer components of derived type coarrays.  The action only deallocates the
4346 local memory without deleting the token.
4347 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the STAT=; may be NULL
4348 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set
4349 to an error message; may be NULL
4350 @item @var{errmsg_len} @tab the buffer size of errmsg.
4351 @end multitable
4353 @item @emph{NOTES}
4354 For nonalloatable coarrays this function is never called.  If a cleanup is
4355 required, it has to be handled via the finish, stop and error stop functions,
4356 and via destructors.
4357 @end table
4360 @node _gfortran_caf_is_present
4361 @subsection @code{_gfortran_caf_is_present} --- Query whether an allocatable or pointer component in a derived type coarray is allocated
4362 @cindex Coarray, _gfortran_caf_is_present
4364 @table @asis
4365 @item @emph{Description}:
4366 Used to query the coarray library whether an allocatable component in a derived
4367 type coarray is allocated on a remote image.
4369 @item @emph{Syntax}:
4370 @code{void _gfortran_caf_is_present (caf_token_t token, int image_index,
4371 gfc_reference_t *ref)}
4373 @item @emph{Arguments}:
4374 @multitable @columnfractions .15 .70
4375 @item @var{token} @tab An opaque pointer identifying the coarray.
4376 @item @var{image_index} @tab The ID of the remote image; must be a positive
4377 number.
4378 @item @var{ref} @tab A chain of references to address the allocatable or
4379 pointer component in the derived type coarray.  The object reference needs to be
4380 a scalar or a full array reference, respectively.
4381 @end multitable
4383 @end table
4385 @node _gfortran_caf_send
4386 @subsection @code{_gfortran_caf_send} --- Sending data from a local image to a remote image
4387 @cindex Coarray, _gfortran_caf_send
4389 @table @asis
4390 @item @emph{Description}:
4391 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a local
4392 to a remote image identified by the image_index.
4394 @item @emph{Syntax}:
4395 @code{void _gfortran_caf_send (caf_token_t token, size_t offset,
4396 int image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
4397 gfc_descriptor_t *src, int dst_kind, int src_kind, bool may_require_tmp,
4398 int *stat)}
4400 @item @emph{Arguments}:
4401 @multitable @columnfractions .15 .70
4402 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4403 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
4404 shifted compared to the base address of the coarray.
4405 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4406 positive number.
4407 @item @var{dest} @tab intent(in)  Array descriptor for the remote image for the
4408 bounds and the size.  The @code{base_addr} shall not be accessed.
4409 @item @var{dst_vector} @tab intent(in)  If not NULL, it contains the vector
4410 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
4411 triplet of the dest argument.
4412 @item @var{src} @tab intent(in)  Array descriptor of the local array to be
4413 transferred to the remote image
4414 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4415 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4416 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4417 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4418 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4419 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4420 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4421 @item @var{stat} @tab intent(out) when non-NULL give the result of the
4422 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When NULL and an error
4423 occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4424 @end multitable
4426 @item @emph{NOTES}
4427 It is permitted to have @var{image_index} equal the current image; the memory
4428 of the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4429 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4430 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
4431 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4432 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4433 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4434 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4436 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
4437 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding
4438 and different character kinds.
4439 @end table
4442 @node _gfortran_caf_get
4443 @subsection @code{_gfortran_caf_get} --- Getting data from a remote image
4444 @cindex Coarray, _gfortran_caf_get
4446 @table @asis
4447 @item @emph{Description}:
4448 Called to get an array section or a whole array from a remote,
4449 image identified by the image_index.
4451 @item @emph{Syntax}:
4452 @code{void _gfortran_caf_get (caf_token_t token, size_t offset,
4453 int image_index, gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector,
4454 gfc_descriptor_t *dest, int src_kind, int dst_kind, bool may_require_tmp,
4455 int *stat)}
4457 @item @emph{Arguments}:
4458 @multitable @columnfractions .15 .70
4459 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4460 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
4461 shifted compared to the base address of the coarray.
4462 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4463 positive number.
4464 @item @var{dest} @tab intent(out) Array descriptor of the local array to store
4465 the data retrieved from the remote image
4466 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor for the remote image for the
4467 bounds and the size.  The @code{base_addr} shall not be accessed.
4468 @item @var{src_vector} @tab intent(in)  If not NULL, it contains the vector
4469 subscript of the source array; the values are relative to the dimension
4470 triplet of the @var{src} argument.
4471 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4472 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4473 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4474 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4475 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4476 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4477 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4478 @item @var{stat} @tab intent(out) When non-NULL give the result of the
4479 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When NULL and an error
4480 occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4481 @end multitable
4483 @item @emph{NOTES}
4484 It is permitted to have @var{image_index} equal the current image; the memory of
4485 the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4486 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4487 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory. If
4488 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4489 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4490 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4491 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4493 Note that the library has to handle numeric-type conversion and for strings,
4494 padding and different character kinds.
4495 @end table
4498 @node _gfortran_caf_sendget
4499 @subsection @code{_gfortran_caf_sendget} --- Sending data between remote images
4500 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sendget
4502 @table @asis
4503 @item @emph{Description}:
4504 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a remote image
4505 identified by the @var{src_image_index} to a remote image identified by the
4506 @var{dst_image_index}.
4508 @item @emph{Syntax}:
4509 @code{void _gfortran_caf_sendget (caf_token_t dst_token, size_t dst_offset,
4510 int dst_image_index, gfc_descriptor_t *dest, caf_vector_t *dst_vector,
4511 caf_token_t src_token, size_t src_offset, int src_image_index,
4512 gfc_descriptor_t *src, caf_vector_t *src_vector, int dst_kind, int src_kind,
4513 bool may_require_tmp, int *stat)}
4515 @item @emph{Arguments}:
4516 @multitable @columnfractions .15 .70
4517 @item @var{dst_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the
4518 destination coarray.
4519 @item @var{dst_offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data
4520 is shifted compared to the base address of the destination coarray.
4521 @item @var{dst_image_index} @tab intent(in)  The ID of the destination remote
4522 image; must be a positive number.
4523 @item @var{dest} @tab intent(in) Array descriptor for the destination
4524 remote image for the bounds and the size.  The @code{base_addr} shall not be
4525 accessed.
4526 @item @var{dst_vector} @tab intent(int)  If not NULL, it contains the vector
4527 subscript of the destination array; the values are relative to the dimension
4528 triplet of the @var{dest} argument.
4529 @item @var{src_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the source
4530 coarray.
4531 @item @var{src_offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data
4532 is shifted compared to the base address of the source coarray.
4533 @item @var{src_image_index} @tab intent(in)  The ID of the source remote image;
4534 must be a positive number.
4535 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
4536 transferred to the remote image.
4537 @item @var{src_vector} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to
4538 be transferred to the remote image
4539 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4540 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4541 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4542 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4543 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4544 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4545 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4546 @item @var{stat} @tab intent(out) when non-NULL give the result of the
4547 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When NULL and an error
4548 occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4549 @end multitable
4551 @item @emph{NOTES}
4552 It is permitted to have the same image index for both @var{src_image_index} and
4553 @var{dst_image_index}; the memory of the send-to and the send-from might
4554 (partially) overlap in that case.  The implementation has to take care that it
4555 handles this case, e.g. using @code{memmove} which handles (partially)
4556 overlapping memory.  If @var{may_require_tmp} is true, the library
4557 might additionally create a temporary variable, unless additional checks show
4558 that this is not required (e.g. because walking backward is possible or because
4559 both arrays are contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4561 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted. In addition,
4562 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding and
4563 different character kinds.
4564 @end table
4566 @node _gfortran_caf_send_by_ref
4567 @subsection @code{_gfortran_caf_send_by_ref} --- Sending data from a local image to a remote image with enhanced referencing options
4568 @cindex Coarray, _gfortran_caf_send_by_ref
4570 @table @asis
4571 @item @emph{Description}:
4572 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a local to a
4573 remote image identified by the @var{image_index}.
4575 @item @emph{Syntax}:
4576 @code{void _gfortran_caf_send_by_ref (caf_token_t token, int image_index,
4577 gfc_descriptor_t *src, caf_reference_t *refs, int dst_kind, int src_kind,
4578 bool may_require_tmp, bool dst_reallocatable, int *stat, int dst_type)}
4580 @item @emph{Arguments}:
4581 @multitable @columnfractions .15 .70
4582 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4583 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4584 positive number.
4585 @item @var{src} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to be
4586 transferred to the remote image
4587 @item @var{refs} @tab intent(in) The references on the remote array to store
4588 the data given by src.  Guaranteed to have at least one entry.
4589 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4590 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4591 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4592 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4593 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4594 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4595 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4596 @item @var{dst_reallocatable} @tab intent(in)  Set when the destination is of
4597 allocatable or pointer type and the refs will allow reallocation, i.e., the ref
4598 is a full array or component ref.
4599 @item @var{stat} @tab intent(out) When non-@code{NULL} give the result of the
4600 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When @code{NULL} and
4601 an error occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4602 @item @var{dst_type} @tab intent(in)  Give the type of the destination.  When
4603 the destination is not an array, than the precise type, e.g. of a component in
4604 a derived type, is not known, but provided here.
4605 @end multitable
4607 @item @emph{NOTES}
4608 It is permitted to have @var{image_index} equal the current image; the memory of
4609 the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4610 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4611 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory.  If
4612 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4613 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4614 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4615 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4617 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted.  In addition,
4618 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding
4619 and different character kinds.
4621 Because of the more complicated references possible some operations may be
4622 unsupported by certain libraries.  The library is expected to issue a precise
4623 error message why the operation is not permitted.
4624 @end table
4627 @node _gfortran_caf_get_by_ref
4628 @subsection @code{_gfortran_caf_get_by_ref} --- Getting data from a remote image using enhanced references
4629 @cindex Coarray, _gfortran_caf_get_by_ref
4631 @table @asis
4632 @item @emph{Description}:
4633 Called to get a scalar, an array section or a whole array from a remote image
4634 identified by the @var{image_index}.
4636 @item @emph{Syntax}:
4637 @code{void _gfortran_caf_get_by_ref (caf_token_t token, int image_index,
4638 caf_reference_t *refs, gfc_descriptor_t *dst, int dst_kind, int src_kind,
4639 bool may_require_tmp, bool dst_reallocatable, int *stat, int src_type)}
4641 @item @emph{Arguments}:
4642 @multitable @columnfractions .15 .70
4643 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4644 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4645 positive number.
4646 @item @var{refs} @tab intent(in) The references to apply to the remote structure
4647 to get the data.
4648 @item @var{dst} @tab intent(in) Array descriptor of the local array to store
4649 the data transferred from the remote image.  May be reallocated where needed
4650 and when @var{DST_REALLOCATABLE} allows it.
4651 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4652 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4653 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4654 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4655 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4656 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4657 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4658 @item @var{dst_reallocatable} @tab intent(in)  Set when @var{DST} is of
4659 allocatable or pointer type and its refs allow reallocation, i.e., the full
4660 array or a component is referenced.
4661 @item @var{stat} @tab intent(out) When non-@code{NULL} give the result of the
4662 operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When @code{NULL} and an
4663 error occurs, then an error message is printed and the program is terminated.
4664 @item @var{src_type} @tab intent(in)  Give the type of the source.  When the
4665 source is not an array, than the precise type, e.g. of a component in a
4666 derived type, is not known, but provided here.
4667 @end multitable
4669 @item @emph{NOTES}
4670 It is permitted to have @code{image_index} equal the current image; the memory
4671 of the send-to and the send-from might (partially) overlap in that case.  The
4672 implementation has to take care that it handles this case, e.g. using
4673 @code{memmove} which handles (partially) overlapping memory.  If
4674 @var{may_require_tmp} is true, the library might additionally create a
4675 temporary variable, unless additional checks show that this is not required
4676 (e.g. because walking backward is possible or because both arrays are
4677 contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4679 Note that the library has to handle numeric-type conversion and for strings,
4680 padding and different character kinds.
4682 Because of the more complicated references possible some operations may be
4683 unsupported by certain libraries.  The library is expected to issue a precise
4684 error message why the operation is not permitted.
4685 @end table
4688 @node _gfortran_caf_sendget_by_ref
4689 @subsection @code{_gfortran_caf_sendget_by_ref} --- Sending data between remote images using enhanced references on both sides
4690 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sendget_by_ref
4692 @table @asis
4693 @item @emph{Description}:
4694 Called to send a scalar, an array section or a whole array from a remote image
4695 identified by the @var{src_image_index} to a remote image identified by the
4696 @var{dst_image_index}.
4698 @item @emph{Syntax}:
4699 @code{void _gfortran_caf_sendget_by_ref (caf_token_t dst_token,
4700 int dst_image_index, caf_reference_t *dst_refs,
4701 caf_token_t src_token, int src_image_index, caf_reference_t *src_refs,
4702 int dst_kind, int src_kind, bool may_require_tmp, int *dst_stat,
4703 int *src_stat, int dst_type, int src_type)}
4705 @item @emph{Arguments}:
4706 @multitable @columnfractions .15 .70
4707 @item @var{dst_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the
4708 destination coarray.
4709 @item @var{dst_image_index} @tab intent(in)  The ID of the destination remote
4710 image; must be a positive number.
4711 @item @var{dst_refs} @tab intent(in) The references on the remote array to store
4712 the data given by the source.  Guaranteed to have at least one entry.
4713 @item @var{src_token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the source
4714 coarray.
4715 @item @var{src_image_index} @tab intent(in)  The ID of the source remote image;
4716 must be a positive number.
4717 @item @var{src_refs} @tab intent(in) The references to apply to the remote
4718 structure to get the data.
4719 @item @var{dst_kind} @tab intent(in)  Kind of the destination argument
4720 @item @var{src_kind} @tab intent(in)  Kind of the source argument
4721 @item @var{may_require_tmp} @tab intent(in)  The variable is @code{false} when
4722 it is known at compile time that the @var{dest} and @var{src} either cannot
4723 overlap or overlap (fully or partially) such that walking @var{src} and
4724 @var{dest} in element wise element order (honoring the stride value) will not
4725 lead to wrong results.  Otherwise, the value is @code{true}.
4726 @item @var{dst_stat} @tab intent(out) when non-@code{NULL} give the result of
4727 the send-operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When
4728 @code{NULL} and an error occurs, then an error message is printed and the
4729 program is terminated.
4730 @item @var{src_stat} @tab intent(out) When non-@code{NULL} give the result of
4731 the get-operation, i.e., zero on success and non-zero on error.  When
4732 @code{NULL} and an error occurs, then an error message is printed and the
4733 program is terminated.
4734 @item @var{dst_type} @tab intent(in)  Give the type of the destination.  When
4735 the destination is not an array, than the precise type, e.g. of a component in
4736 a derived type, is not known, but provided here.
4737 @item @var{src_type} @tab intent(in)  Give the type of the source.  When the
4738 source is not an array, than the precise type, e.g. of a component in a
4739 derived type, is not known, but provided here.
4740 @end multitable
4742 @item @emph{NOTES}
4743 It is permitted to have the same image index for both @var{src_image_index} and
4744 @var{dst_image_index}; the memory of the send-to and the send-from might
4745 (partially) overlap in that case.  The implementation has to take care that it
4746 handles this case, e.g. using @code{memmove} which handles (partially)
4747 overlapping memory.  If @var{may_require_tmp} is true, the library
4748 might additionally create a temporary variable, unless additional checks show
4749 that this is not required (e.g. because walking backward is possible or because
4750 both arrays are contiguous and @code{memmove} takes care of overlap issues).
4752 Note that the assignment of a scalar to an array is permitted.  In addition,
4753 the library has to handle numeric-type conversion and for strings, padding and
4754 different character kinds.
4756 Because of the more complicated references possible some operations may be
4757 unsupported by certain libraries.  The library is expected to issue a precise
4758 error message why the operation is not permitted.
4759 @end table
4762 @node _gfortran_caf_lock
4763 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Locking a lock variable
4764 @cindex Coarray, _gfortran_caf_lock
4766 @table @asis
4767 @item @emph{Description}:
4768 Acquire a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
4769 given array element for an array-valued variable.  If the @var{acquired_lock}
4770 is @code{NULL}, the function returns after having obtained the lock.  If it is
4771 non-@code{NULL}, then @var{acquired_lock} is assigned the value true (one) when
4772 the lock could be obtained and false (zero) otherwise.  Locking a lock variable
4773 which has already been locked by the same image is an error.
4775 @item @emph{Syntax}:
4776 @code{void _gfortran_caf_lock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
4777 int *acquired_lock, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4779 @item @emph{Arguments}:
4780 @multitable @columnfractions .15 .70
4781 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4782 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4783 scalars, it is always 0.
4784 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4785 positive number.
4786 @item @var{acquired_lock} @tab intent(out) If not NULL, it returns whether lock
4787 could be obtained.
4788 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the STAT=; may be NULL.
4789 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4790 an error message; may be NULL.
4791 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4792 @end multitable
4794 @item @emph{NOTES}
4795 This function is also called for critical blocks; for those, the array index
4796 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
4797 images for critical-block locking variables.
4798 @end table
4800 @node _gfortran_caf_unlock
4801 @subsection @code{_gfortran_caf_lock} --- Unlocking a lock variable
4802 @cindex Coarray, _gfortran_caf_unlock
4804 @table @asis
4805 @item @emph{Description}:
4806 Release a lock on the given image on a scalar locking variable or for the
4807 given array element for an array-valued variable. Unlocking a lock variable
4808 which is unlocked or has been locked by a different image is an error.
4810 @item @emph{Syntax}:
4811 @code{void _gfortran_caf_unlock (caf_token_t token, size_t index, int image_index,
4812 int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4814 @item @emph{Arguments}:
4815 @multitable @columnfractions .15 .70
4816 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4817 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4818 scalars, it is always 0.
4819 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4820 positive number.
4821 @item @var{stat} @tab intent(out) For allocatable coarrays, stores the STAT=;
4822 may be NULL.
4823 @item @var{errmsg} @tab intent(out) When an error occurs, this will be set to
4824 an error message; may be NULL.
4825 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4826 @end multitable
4828 @item @emph{NOTES}
4829 This function is also called for critical block; for those, the array index
4830 is always zero and the image index is one.  Libraries are permitted to use other
4831 images for critical-block locking variables.
4832 @end table
4834 @node _gfortran_caf_event_post
4835 @subsection @code{_gfortran_caf_event_post} --- Post an event
4836 @cindex Coarray, _gfortran_caf_event_post
4838 @table @asis
4839 @item @emph{Description}:
4840 Increment the event count of the specified event variable.
4842 @item @emph{Syntax}:
4843 @code{void _gfortran_caf_event_post (caf_token_t token, size_t index,
4844 int image_index, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4846 @item @emph{Arguments}:
4847 @multitable @columnfractions .15 .70
4848 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4849 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4850 scalars, it is always 0.
4851 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4852 positive number; zero indicates the current image, when accessed noncoindexed.
4853 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the STAT=; may be NULL.
4854 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4855 an error message; may be NULL.
4856 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4857 @end multitable
4859 @item @emph{NOTES}
4860 This acts like an atomic add of one to the remote image's event variable.
4861 The statement is an image-control statement but does not imply sync memory.
4862 Still, all preceding push communications of this image to the specified
4863 remote image have to be completed before @code{event_wait} on the remote
4864 image returns.
4865 @end table
4869 @node _gfortran_caf_event_wait
4870 @subsection @code{_gfortran_caf_event_wait} --- Wait that an event occurred
4871 @cindex Coarray, _gfortran_caf_event_wait
4873 @table @asis
4874 @item @emph{Description}:
4875 Wait until the event count has reached at least the specified
4876 @var{until_count}; if so, atomically decrement the event variable by this
4877 amount and return.
4879 @item @emph{Syntax}:
4880 @code{void _gfortran_caf_event_wait (caf_token_t token, size_t index,
4881 int until_count, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4883 @item @emph{Arguments}:
4884 @multitable @columnfractions .15 .70
4885 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4886 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4887 scalars, it is always 0.
4888 @item @var{until_count} @tab intent(in)  The number of events which have to be
4889 available before the function returns.
4890 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the STAT=; may be NULL.
4891 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4892 an error message; may be NULL.
4893 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4894 @end multitable
4896 @item @emph{NOTES}
4897 This function only operates on a local coarray. It acts like a loop checking
4898 atomically the value of the event variable, breaking if the value is greater
4899 or equal the requested number of counts. Before the function returns, the
4900 event variable has to be decremented by the requested @var{until_count} value.
4901 A possible implementation would be a busy loop for a certain number of spins
4902 (possibly depending on the number of threads relative to the number of available
4903 cores) followed by another waiting strategy such as a sleeping wait (possibly
4904 with an increasing number of sleep time) or, if possible, a futex wait.
4906 The statement is an image-control statement but does not imply sync memory.
4907 Still, all preceding push communications of this image to the specified
4908 remote image have to be completed before @code{event_wait} on the remote
4909 image returns.
4910 @end table
4914 @node _gfortran_caf_event_query
4915 @subsection @code{_gfortran_caf_event_query} --- Query event count
4916 @cindex Coarray, _gfortran_caf_event_query
4918 @table @asis
4919 @item @emph{Description}:
4920 Return the event count of the specified event variable.
4922 @item @emph{Syntax}:
4923 @code{void _gfortran_caf_event_query (caf_token_t token, size_t index,
4924 int image_index, int *count, int *stat)}
4926 @item @emph{Arguments}:
4927 @multitable @columnfractions .15 .70
4928 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
4929 @item @var{index} @tab intent(in)  Array index; first array index is 0.  For
4930 scalars, it is always 0.
4931 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
4932 positive number; zero indicates the current image when accessed noncoindexed.
4933 @item @var{count} @tab intent(out)  The number of events currently posted to
4934 the event variable.
4935 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the STAT=; may be NULL.
4936 @end multitable
4938 @item @emph{NOTES}
4939 The typical use is to check the local event variable to only call
4940 @code{event_wait} when the data is available. However, a coindexed variable
4941 is permitted; there is no ordering or synchronization implied.  It acts like
4942 an atomic fetch of the value of the event variable.
4943 @end table
4947 @node _gfortran_caf_sync_all
4948 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_all} --- All-image barrier
4949 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_all
4951 @table @asis
4952 @item @emph{Description}:
4953 Synchronization of all images in the current team; the program only continues
4954 on a given image after this function has been called on all images of the
4955 current team.  Additionally, it ensures that all pending data transfers of
4956 previous segment have completed.
4958 @item @emph{Syntax}:
4959 @code{void _gfortran_caf_sync_all (int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4961 @item @emph{Arguments}:
4962 @multitable @columnfractions .15 .70
4963 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
4964 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4965 an error message; may be NULL.
4966 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
4967 @end multitable
4968 @end table
4972 @node _gfortran_caf_sync_images
4973 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_images} --- Barrier for selected images
4974 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_images
4976 @table @asis
4977 @item @emph{Description}:
4978 Synchronization between the specified images; the program only continues on a
4979 given image after this function has been called on all images specified for
4980 that image. Note that one image can wait for all other images in the current
4981 team (e.g. via @code{sync images(*)}) while those only wait for that specific
4982 image.  Additionally, @code{sync images} ensures that all pending data
4983 transfers of previous segments have completed.
4985 @item @emph{Syntax}:
4986 @code{void _gfortran_caf_sync_images (int count, int images[], int *stat,
4987 char *errmsg, size_t errmsg_len)}
4989 @item @emph{Arguments}:
4990 @multitable @columnfractions .15 .70
4991 @item @var{count} @tab intent(in)  The number of images which are provided in
4992 the next argument.  For a zero-sized array, the value is zero.  For
4993 @code{sync images (*)}, the value is @math{-1}.
4994 @item @var{images} @tab intent(in)  An array with the images provided by the
4995 user.  If @var{count} is zero, a NULL pointer is passed.
4996 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
4997 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
4998 an error message; may be NULL.
4999 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5000 @end multitable
5001 @end table
5005 @node _gfortran_caf_sync_memory
5006 @subsection @code{_gfortran_caf_sync_memory} --- Wait for completion of segment-memory operations
5007 @cindex Coarray, _gfortran_caf_sync_memory
5009 @table @asis
5010 @item @emph{Description}:
5011 Acts as optimization barrier between different segments. It also ensures that
5012 all pending memory operations of this image have been completed.
5014 @item @emph{Syntax}:
5015 @code{void _gfortran_caf_sync_memory (int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
5017 @item @emph{Arguments}:
5018 @multitable @columnfractions .15 .70
5019 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5020 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5021 an error message; may be NULL.
5022 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5023 @end multitable
5025 @item @emph{NOTE} A simple implementation could be
5026 @code{__asm__ __volatile__ ("":::"memory")} to prevent code movements.
5027 @end table
5031 @node _gfortran_caf_error_stop
5032 @subsection @code{_gfortran_caf_error_stop} --- Error termination with exit code
5033 @cindex Coarray, _gfortran_caf_error_stop
5035 @table @asis
5036 @item @emph{Description}:
5037 Invoked for an @code{ERROR STOP} statement which has an integer argument.  The
5038 function should terminate the program with the specified exit code.
5041 @item @emph{Syntax}:
5042 @code{void _gfortran_caf_error_stop (int error)}
5044 @item @emph{Arguments}:
5045 @multitable @columnfractions .15 .70
5046 @item @var{error} @tab intent(in)  The exit status to be used.
5047 @end multitable
5048 @end table
5052 @node _gfortran_caf_error_stop_str
5053 @subsection @code{_gfortran_caf_error_stop_str} --- Error termination with string
5054 @cindex Coarray, _gfortran_caf_error_stop_str
5056 @table @asis
5057 @item @emph{Description}:
5058 Invoked for an @code{ERROR STOP} statement which has a string as argument.  The
5059 function should terminate the program with a nonzero-exit code.
5061 @item @emph{Syntax}:
5062 @code{void _gfortran_caf_error_stop (const char *string, size_t len)}
5064 @item @emph{Arguments}:
5065 @multitable @columnfractions .15 .70
5066 @item @var{string} @tab intent(in)  the error message (not zero terminated)
5067 @item @var{len} @tab intent(in)  the length of the string
5068 @end multitable
5069 @end table
5073 @node _gfortran_caf_fail_image
5074 @subsection @code{_gfortran_caf_fail_image} --- Mark the image failed and end its execution
5075 @cindex Coarray, _gfortran_caf_fail_image
5077 @table @asis
5078 @item @emph{Description}:
5079 Invoked for an @code{FAIL IMAGE} statement.  The function should terminate the
5080 current image.
5082 @item @emph{Syntax}:
5083 @code{void _gfortran_caf_fail_image ()}
5085 @item @emph{NOTES}
5086 This function follows TS18508.
5087 @end table
5091 @node _gfortran_caf_atomic_define
5092 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_define} --- Atomic variable assignment
5093 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_define
5095 @table @asis
5096 @item @emph{Description}:
5097 Assign atomically a value to an integer or logical variable.
5099 @item @emph{Syntax}:
5100 @code{void _gfortran_caf_atomic_define (caf_token_t token, size_t offset,
5101 int image_index, void *value, int *stat, int type, int kind)}
5103 @item @emph{Arguments}:
5104 @multitable @columnfractions .15 .70
5105 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5106 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5107 shifted compared to the base address of the coarray.
5108 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5109 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5110 @item @var{value} @tab intent(in)  the value to be assigned, passed by reference
5111 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5112 @item @var{type} @tab intent(in)  The data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5113 @code{BT_LOGICAL} (2).
5114 @item @var{kind} @tab intent(in)  The kind value (only 4; always @code{int})
5115 @end multitable
5116 @end table
5120 @node _gfortran_caf_atomic_ref
5121 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_ref} --- Atomic variable reference
5122 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_ref
5124 @table @asis
5125 @item @emph{Description}:
5126 Reference atomically a value of a kind-4 integer or logical variable.
5128 @item @emph{Syntax}:
5129 @code{void _gfortran_caf_atomic_ref (caf_token_t token, size_t offset,
5130 int image_index, void *value, int *stat, int type, int kind)}
5132 @item @emph{Arguments}:
5133 @multitable @columnfractions .15 .70
5134 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5135 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5136 shifted compared to the base address of the coarray.
5137 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5138 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5139 @item @var{value} @tab intent(out)  The variable assigned the atomically
5140 referenced variable.
5141 @item @var{stat} @tab intent(out) Stores the status STAT= and may be NULL.
5142 @item @var{type} @tab the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5143 @code{BT_LOGICAL} (2).
5144 @item @var{kind} @tab The kind value (only 4; always @code{int})
5145 @end multitable
5146 @end table
5150 @node _gfortran_caf_atomic_cas
5151 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_cas} --- Atomic compare and swap
5152 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_cas
5154 @table @asis
5155 @item @emph{Description}:
5156 Atomic compare and swap of a kind-4 integer or logical variable. Assigns
5157 atomically the specified value to the atomic variable, if the latter has
5158 the value specified by the passed condition value.
5160 @item @emph{Syntax}:
5161 @code{void _gfortran_caf_atomic_cas (caf_token_t token, size_t offset,
5162 int image_index, void *old, void *compare, void *new_val, int *stat,
5163 int type, int kind)}
5165 @item @emph{Arguments}:
5166 @multitable @columnfractions .15 .70
5167 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5168 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5169 shifted compared to the base address of the coarray.
5170 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5171 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5172 @item @var{old} @tab intent(out)  The value which the atomic variable had
5173 just before the cas operation.
5174 @item @var{compare} @tab intent(in)  The value used for comparision.
5175 @item @var{new_val} @tab intent(in)  The new value for the atomic variable,
5176 assigned to the atomic variable, if @code{compare} equals the value of the
5177 atomic variable.
5178 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5179 @item @var{type} @tab intent(in)  the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5180 @code{BT_LOGICAL} (2).
5181 @item @var{kind} @tab intent(in)  The kind value (only 4; always @code{int})
5182 @end multitable
5183 @end table
5187 @node _gfortran_caf_atomic_op
5188 @subsection @code{_gfortran_caf_atomic_op} --- Atomic operation
5189 @cindex Coarray, _gfortran_caf_atomic_op
5191 @table @asis
5192 @item @emph{Description}:
5193 Apply an operation atomically to an atomic integer or logical variable.
5194 After the operation, @var{old} contains the value just before the operation,
5195 which, respectively, adds (GFC_CAF_ATOMIC_ADD) atomically the @code{value} to
5196 the atomic integer variable or does a bitwise AND, OR or exclusive OR
5197 between the atomic variable and @var{value}; the result is then stored in the
5198 atomic variable.
5200 @item @emph{Syntax}:
5201 @code{void _gfortran_caf_atomic_op (int op, caf_token_t token, size_t offset,
5202 int image_index, void *value, void *old, int *stat, int type, int kind)}
5204 @item @emph{Arguments}:
5205 @multitable @columnfractions .15 .70
5206 @item @var{op} @tab intent(in)  the operation to be performed; possible values
5207 @code{GFC_CAF_ATOMIC_ADD} (1), @code{GFC_CAF_ATOMIC_AND} (2),
5208 @code{GFC_CAF_ATOMIC_OR} (3), @code{GFC_CAF_ATOMIC_XOR} (4).
5209 @item @var{token} @tab intent(in)  An opaque pointer identifying the coarray.
5210 @item @var{offset} @tab intent(in)  By which amount of bytes the actual data is
5211 shifted compared to the base address of the coarray.
5212 @item @var{image_index} @tab intent(in)  The ID of the remote image; must be a
5213 positive number; zero indicates the current image when used noncoindexed.
5214 @item @var{old} @tab intent(out)  The value which the atomic variable had
5215 just before the atomic operation.
5216 @item @var{val} @tab intent(in)  The new value for the atomic variable,
5217 assigned to the atomic variable, if @code{compare} equals the value of the
5218 atomic variable.
5219 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5220 @item @var{type} @tab intent(in)  the data type, i.e. @code{BT_INTEGER} (1) or
5221 @code{BT_LOGICAL} (2)
5222 @item @var{kind} @tab intent(in)  the kind value (only 4; always @code{int})
5223 @end multitable
5224 @end table
5229 @node _gfortran_caf_co_broadcast
5230 @subsection @code{_gfortran_caf_co_broadcast} --- Sending data to all images
5231 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_broadcast
5233 @table @asis
5234 @item @emph{Description}:
5235 Distribute a value from a given image to all other images in the team. Has to
5236 be called collectively.
5238 @item @emph{Syntax}:
5239 @code{void _gfortran_caf_co_broadcast (gfc_descriptor_t *a,
5240 int source_image, int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
5242 @item @emph{Arguments}:
5243 @multitable @columnfractions .15 .70
5244 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor with the data to be
5245 broadcasted (on @var{source_image}) or to be received (other images).
5246 @item @var{source_image} @tab intent(in)  The ID of the image from which the
5247 data should be broadcasted.
5248 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5249 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5250 an error message; may be NULL.
5251 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg.
5252 @end multitable
5253 @end table
5257 @node _gfortran_caf_co_max
5258 @subsection @code{_gfortran_caf_co_max} --- Collective maximum reduction
5259 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_max
5261 @table @asis
5262 @item @emph{Description}:
5263 Calculates for each array element of the variable @var{a} the maximum
5264 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5265 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5266 specified image. This function operates on numeric values and character
5267 strings.
5269 @item @emph{Syntax}:
5270 @code{void _gfortran_caf_co_max (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
5271 int *stat, char *errmsg, int a_len, size_t errmsg_len)}
5273 @item @emph{Arguments}:
5274 @multitable @columnfractions .15 .70
5275 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor for the data to be
5276 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5277 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5278 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5279 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5280 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5281 an error message; may be NULL.
5282 @item @var{a_len} @tab intent(in)  the string length of argument @var{a}
5283 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5284 @end multitable
5286 @item @emph{NOTES}
5287 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5288 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5289 make use of this.
5290 @end table
5294 @node _gfortran_caf_co_min
5295 @subsection @code{_gfortran_caf_co_min} --- Collective minimum reduction
5296 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_min
5298 @table @asis
5299 @item @emph{Description}:
5300 Calculates for each array element of the variable @var{a} the minimum
5301 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5302 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5303 specified image. This function operates on numeric values and character
5304 strings.
5306 @item @emph{Syntax}:
5307 @code{void _gfortran_caf_co_min (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
5308 int *stat, char *errmsg, int a_len, size_t errmsg_len)}
5310 @item @emph{Arguments}:
5311 @multitable @columnfractions .15 .70
5312 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor for the data to be
5313 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5314 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5315 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5316 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5317 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5318 an error message; may be NULL.
5319 @item @var{a_len} @tab intent(in)  the string length of argument @var{a}
5320 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5321 @end multitable
5323 @item @emph{NOTES}
5324 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5325 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5326 make use of this.
5327 @end table
5331 @node _gfortran_caf_co_sum
5332 @subsection @code{_gfortran_caf_co_sum} --- Collective summing reduction
5333 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_sum
5335 @table @asis
5336 @item @emph{Description}:
5337 Calculates for each array element of the variable @var{a} the sum of all
5338 values for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5339 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5340 specified image.  This function operates on numeric values only.
5342 @item @emph{Syntax}:
5343 @code{void _gfortran_caf_co_sum (gfc_descriptor_t *a, int result_image,
5344 int *stat, char *errmsg, size_t errmsg_len)}
5346 @item @emph{Arguments}:
5347 @multitable @columnfractions .15 .70
5348 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor with the data to be
5349 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5350 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5351 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5352 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5353 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5354 an error message; may be NULL.
5355 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5356 @end multitable
5358 @item @emph{NOTES}
5359 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5360 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5361 make use of this.
5362 @end table
5366 @node _gfortran_caf_co_reduce
5367 @subsection @code{_gfortran_caf_co_reduce} --- Generic collective reduction
5368 @cindex Coarray, _gfortran_caf_co_reduce
5370 @table @asis
5371 @item @emph{Description}:
5372 Calculates for each array element of the variable @var{a} the reduction
5373 value for that element in the current team; if @var{result_image} has the
5374 value 0, the result shall be stored on all images, otherwise, only on the
5375 specified image.  The @var{opr} is a pure function doing a mathematically
5376 commutative and associative operation.
5378 The @var{opr_flags} denote the following; the values are bitwise ored.
5379 @code{GFC_CAF_BYREF} (1) if the result should be returned
5380 by reference; @code{GFC_CAF_HIDDENLEN} (2) whether the result and argument
5381 string lengths shall be specified as hidden arguments;
5382 @code{GFC_CAF_ARG_VALUE} (4) whether the arguments shall be passed by value,
5383 @code{GFC_CAF_ARG_DESC} (8) whether the arguments shall be passed by descriptor.
5386 @item @emph{Syntax}:
5387 @code{void _gfortran_caf_co_reduce (gfc_descriptor_t *a,
5388 void * (*opr) (void *, void *), int opr_flags, int result_image,
5389 int *stat, char *errmsg, int a_len, size_t errmsg_len)}
5391 @item @emph{Arguments}:
5392 @multitable @columnfractions .15 .70
5393 @item @var{a} @tab intent(inout)  An array descriptor with the data to be
5394 processed.  On the destination image(s) the result overwrites the old content.
5395 @item @var{opr} @tab intent(in)  Function pointer to the reduction function
5396 @item @var{opr_flags} @tab intent(in)  Flags regarding the reduction function
5397 @item @var{result_image} @tab intent(in)  The ID of the image to which the
5398 reduced value should be copied to; if zero, it has to be copied to all images.
5399 @item @var{stat} @tab intent(out)  Stores the status STAT= and may be NULL.
5400 @item @var{errmsg} @tab intent(out)  When an error occurs, this will be set to
5401 an error message; may be NULL.
5402 @item @var{a_len} @tab intent(in)  the string length of argument @var{a}
5403 @item @var{errmsg_len} @tab intent(in)  the buffer size of errmsg
5404 @end multitable
5406 @item @emph{NOTES}
5407 If @var{result_image} is nonzero, the data in the array descriptor @var{a} on
5408 all images except of the specified one become undefined; hence, the library may
5409 make use of this.
5411 For character arguments, the result is passed as first argument, followed
5412 by the result string length, next come the two string arguments, followed
5413 by the two hidden string length arguments.  With C binding, there are no hidden
5414 arguments and by-reference passing and either only a single character is passed
5415 or an array descriptor.
5416 @end table
5419 @c Intrinsic Procedures
5420 @c ---------------------------------------------------------------------
5422 @include intrinsic.texi
5425 @tex
5426 \blankpart
5427 @end tex
5429 @c ---------------------------------------------------------------------
5430 @c Contributing
5431 @c ---------------------------------------------------------------------
5433 @node Contributing
5434 @unnumbered Contributing
5435 @cindex Contributing
5437 Free software is only possible if people contribute to efforts
5438 to create it.
5439 We're always in need of more people helping out with ideas
5440 and comments, writing documentation and contributing code.
5442 If you want to contribute to GNU Fortran,
5443 have a look at the long lists of projects you can take on.
5444 Some of these projects are small,
5445 some of them are large;
5446 some are completely orthogonal to the rest of what is
5447 happening on GNU Fortran,
5448 but others are ``mainstream'' projects in need of enthusiastic hackers.
5449 All of these projects are important!
5450 We will eventually get around to the things here,
5451 but they are also things doable by someone who is willing and able.
5453 @menu
5454 * Contributors::
5455 * Projects::
5456 @end menu
5459 @node Contributors
5460 @section Contributors to GNU Fortran
5461 @cindex Contributors
5462 @cindex Credits
5463 @cindex Authors
5465 Most of the parser was hand-crafted by @emph{Andy Vaught}, who is
5466 also the initiator of the whole project.  Thanks Andy!
5467 Most of the interface with GCC was written by @emph{Paul Brook}.
5469 The following individuals have contributed code and/or
5470 ideas and significant help to the GNU Fortran project
5471 (in alphabetical order):
5473 @itemize @minus
5474 @item Janne Blomqvist
5475 @item Steven Bosscher
5476 @item Paul Brook
5477 @item Tobias Burnus
5478 @item Fran@,{c}ois-Xavier Coudert
5479 @item Bud Davis
5480 @item Jerry DeLisle
5481 @item Erik Edelmann
5482 @item Bernhard Fischer
5483 @item Daniel Franke
5484 @item Richard Guenther
5485 @item Richard Henderson
5486 @item Katherine Holcomb
5487 @item Jakub Jelinek
5488 @item Niels Kristian Bech Jensen
5489 @item Steven Johnson
5490 @item Steven G. Kargl
5491 @item Thomas Koenig
5492 @item Asher Langton
5493 @item H. J. Lu
5494 @item Toon Moene
5495 @item Brooks Moses
5496 @item Andrew Pinski
5497 @item Tim Prince
5498 @item Christopher D. Rickett
5499 @item Richard Sandiford
5500 @item Tobias Schl@"uter
5501 @item Roger Sayle
5502 @item Paul Thomas
5503 @item Andy Vaught
5504 @item Feng Wang
5505 @item Janus Weil
5506 @item Daniel Kraft
5507 @end itemize
5509 The following people have contributed bug reports,
5510 smaller or larger patches,
5511 and much needed feedback and encouragement for the
5512 GNU Fortran project:
5514 @itemize @minus
5515 @item Bill Clodius
5516 @item Dominique d'Humi@`eres
5517 @item Kate Hedstrom
5518 @item Erik Schnetter
5519 @item Gerhard Steinmetz
5520 @item Joost VandeVondele
5521 @end itemize
5523 Many other individuals have helped debug,
5524 test and improve the GNU Fortran compiler over the past few years,
5525 and we welcome you to do the same!
5526 If you already have done so,
5527 and you would like to see your name listed in the
5528 list above, please contact us.
5531 @node Projects
5532 @section Projects
5534 @table @emph
5536 @item Help build the test suite
5537 Solicit more code for donation to the test suite: the more extensive the
5538 testsuite, the smaller the risk of breaking things in the future! We can
5539 keep code private on request.
5541 @item Bug hunting/squishing
5542 Find bugs and write more test cases! Test cases are especially very
5543 welcome, because it allows us to concentrate on fixing bugs instead of
5544 isolating them.  Going through the bugzilla database at
5545 @url{https://gcc.gnu.org/@/bugzilla/} to reduce testcases posted there and
5546 add more information (for example, for which version does the testcase
5547 work, for which versions does it fail?) is also very helpful.
5549 @item Missing features
5550 For a larger project, consider working on the missing features required for
5551 Fortran language standards compliance (@pxref{Standards}), or contributing
5552 to the implementation of extensions such as OpenMP (@pxref{OpenMP}) or
5553 OpenACC (@pxref{OpenACC}) that are under active development.  Again,
5554 contributing test cases for these features is useful too!
5556 @end table
5559 @c ---------------------------------------------------------------------
5560 @c GNU General Public License
5561 @c ---------------------------------------------------------------------
5563 @include gpl_v3.texi
5567 @c ---------------------------------------------------------------------
5568 @c GNU Free Documentation License
5569 @c ---------------------------------------------------------------------
5571 @include fdl.texi
5575 @c ---------------------------------------------------------------------
5576 @c Funding Free Software
5577 @c ---------------------------------------------------------------------
5579 @include funding.texi
5581 @c ---------------------------------------------------------------------
5582 @c Indices
5583 @c ---------------------------------------------------------------------
5585 @node Option Index
5586 @unnumbered Option Index
5587 @command{gfortran}'s command line options are indexed here without any
5588 initial @samp{-} or @samp{--}.  Where an option has both positive and
5589 negative forms (such as -foption and -fno-option), relevant entries in
5590 the manual are indexed under the most appropriate form; it may sometimes
5591 be useful to look up both forms.
5592 @printindex op
5594 @node Keyword Index
5595 @unnumbered Keyword Index
5596 @printindex cp
5598 @bye