Question

如果引用数组元素的索引实际超出其假定范围，我很困惑Fortran如何处理这种情况。

这是一个简单的代码来说明问题：

PROGRAM test_matrix_out

USE mod_writearray

IMPLICIT NONE
INTEGER :: i,j,m,n
REAL    :: k
REAL, Dimension(:,:),ALLOCATABLE :: A

m = 3
n = 4
ALLOCATE(A(m,n))

k = 1

DO i=1,m
    DO j=1,n
        A(i,j)=k
        k=k+1
    ENDDO
ENDDO

CALL writearray(A)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(1,:)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(2,:)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(0,:)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(4,:)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(5,:)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(100,:)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(:,1)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(:,2)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(:,0)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(:,4)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(:,5)
WRITE(*,*)
WRITE(*,*) A(:,100)


DEALLOCATE(A)

END PROGRAM test_matrix_out

它给了我以下结果：

   1.000000       2.000000       3.000000       4.000000

   5.000000       6.000000       7.000000       8.000000

  0.0000000E+00   9.000000       10.00000       11.00000

   2.000000       3.000000       4.000000      0.0000000E+00

   6.000000       7.000000       8.000000      0.0000000E+00

  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00

   1.000000       5.000000       9.000000

   2.000000       6.000000       10.00000

 -1.0097448E-28  8.9776148E-39  0.0000000E+00

   4.000000       8.000000       12.00000

  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00

 -3.3631163E-44  1.4293244E-43  0.0000000E+00

为什么会这样？

Answer 1

当您编写A（i，j）时，编译器会计算该内存位置的地址。例如，请参阅http://en.wikipedia.org/wiki/Array_data_structure#Multidimensional_arrays。编译器通常不会根据语言规则确定这是否是合法地址。使用超过维度的索引是非法的。程序员有责任不这样做。 Fortran的一个优点是能够为此错误添加运行时检查。传统的知识是运行时下标检查是昂贵的，但是当我测试时，我经常发现运行时成本可以忽略不计，有时会在程序的生产版本中保留它。

如果您正在读取内存，则索引错误的可能后果将是获取错误的值，除非内存位置太远以至于它位于属于程序的内存之外，这将产生错误。如果要写入内存，则会损坏阵列中其他位置的内存，属于某个其他变量，或者属于程序的内部数据结构。有关索引错误导致程序运行时出现问题的示例问题，请参阅what kind of problems can lack of deallocation cause?。

Answer 2

您所看到的是，用于编译程序的编译器不会检查数组是否在运行时超出范围。所以，根据编译器和机器，任何事情都会发生。有时，可以引用未在内存中显式分配的数组元素，这是您的示例中发生的情况。在这种情况下，超出范围的元素的值是在程序运行时位于该存储器地址的任何值。如果请求的内存地址不存在或无法访问，程序将因分段错误而失败。

我只是查看当前Fortran标准的草案，我找不到任何关于访问数组元素是否已定义的行为的声明。为了避免这些问题，请使用-C（检查边界）标记编译程序。如果可能，程序将告诉您哪个数组的哪个元素超出范围。在开发期间使用-C，但不在生产中使用，因为它会极大地减慢代码速度。

此外，为了将来参考，在提出此类问题时（例如，为什么我的程序会输出这个？），最好包含有关正在使用的编译器（带有版本号）和目标体系结构的信息。

数组索引超出范围

2 个答案: