Fortran内存管理和子例程/函数

Question

目前我正在为Fortran 95中的数值模拟代码工作。我的平台是WIndows，我利用了英特尔Fortran编译器的MSVC环境。 该代码与该领域中的许多代码一样，创建了一个待解析的方程组。在数值上，这发生了存储方阵和已知值的矢量。现在，为了优化存储器，矩阵以方便的形式存储，如压缩的稀疏行格式（CSR）或类似的，因此不存储零值。

鉴于这个简短的介绍，这里有我的怀疑。 因为在编译时我不知道我的数组的维度，我只是将它们声明为：

REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: myArray

一旦我检索到这样一个向量的维度，我就会调用

ALLOCATE(myArray(N)) where N is the number of elements that I want to allocate

• 仍然，内存为空，因为没有存储值但是为了避免堆栈溢出而进行了内存检查。是不是？

现在，用值填充它，占用的空间增加。 Fortran数组的结构，无论是一维向量还是多维数组，都是按列顺序填充一个等于值的空间。这就是说，如果我们有一个尺寸为1000x1000的二维数组，它将被存储在按列号排序的1M“连续框”中（首先存储第一列，然后存储第二列，依此类推......）。 p>

• 如果这是真的，那么数据的结构是一样的，对于特定值的访问时间是多维和1D向量之间的唯一区别吗？

• 然后命令RESHAPE只改变程序“看到”数组的方式吗？

我需要的数组是在每个子例程/函数共享的模块中定义的。特别是，子程序分配并填充它。回到主程序，没有问题，因为我向用户显示了一些有关它的统计信息。让我们说，我们分配了400M REAL * 4值，大约1.5GB的已用内存。

• 然而，一旦我进入另一个子程序，程序就会停止说forrtl: severe(170): Program Exception - Stack Overflow。我的内存耗尽了。但是如果矩阵已经分配并且我没有分配更多东西怎么可能呢？请注意：子例程使用相同的模块，因此已经声明了变量;我的RAM还有大约1.3GB的可用空间;停止位于子程序的第一行。

• 子程序（以及功能）是否使数据加倍？在这种情况下，我认为Fortran会传递变量的地址，避免复制并直接处理值。

最后，正如你们许多人一样，我喜欢在C ++中使用STD库函数，比如vector :: push_back等等。在Fortran中，没有如此美丽的例程，但仍然存在一些非常有用的功能。使用WHERE或COUNT或MERGE屏蔽数组可以帮助您有效地处理某些操作。

• 但是，当我的矩阵大于1M条目时，它们的速度很慢。在这种情况下，即使顺序搜索和替换也比创建掩码或使用where更快。怎么可能呢？他们不是多线程的吗？

提前感谢您的耐心等待！所有的建议都非常受欢迎!!

Answer 1

评论空间有限，所以我将此作为答案发布。显然你的堆栈空间已经用完了，而不是内存不足。 Windows上主线程的堆栈大小在链接时固定（默认值为1 MiB），任何较大的堆栈分配都可能导致堆栈溢出。这可能是因为很多原因，但主要是：

• 您调用的子例程使用大堆栈数组（例如非ALLOCATABLE数组）;
• 您将非连续数组子部分传递给子例程，例如： myArray(1:10:2)，并且您没有该子例程的显式接口。在这种情况下，编译器会对传递的数据进行临时最可能的堆栈副本，这可能会耗尽堆栈空间并触发异常。

我猜第一点是与你的情况相关的那一点，因为当你输入子程序时可能会发生异常（可能在序言中，所有局部变量的堆栈空间都被保留）。您可以指示英特尔Fortran在项目设置中启用堆数组并查看它是否有帮助（不确定Windows版本是否允许堆数组是默认值）。

如果没有显示一行代码，就很难猜出问题的根源是什么并解决它。