Перейти к основному содержимому

5.16. Первая программа

ДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ОБЯЗАТЕЛЬНОВ РАЗРАБОТКЕ
Разработчику Архитектору Инженеру

Первая программа​

Поддержка Fortran на операционной системе Windows​

Fortran полностью поддерживается на платформе Windows. Для написания, компиляции и запуска программ на этом языке требуется компилятор Fortran и текстовый редактор или интегрированная среда разработки (IDE). Windows не поставляется с встроенным компилятором Fortran, поэтому его необходимо установить отдельно. Существует несколько проверенных решений, совместимых с современными версиями Windows, включая Windows 10 и Windows 11.

Наиболее популярные компиляторы Fortran:

  • GNU Fortran (gfortran) — свободный компилятор, входящий в состав проекта GCC (GNU Compiler Collection). Он поддерживает стандарты Fortran до Fortran 2018 и активно развивается сообществом.
  • Intel Fortran Compiler (ifort / ifx) — коммерческий компилятор от Intel, оптимизированный для процессоров этой компании. Он предлагает расширенные возможности для высокопроизводительных вычислений, но требует лицензии для полного функционала.
  • Silverfrost FTN95 — компилятор, разработанный специально для Windows. Он включает собственную IDE и поддерживает графический вывод, что удобно для начинающих.

Для первого знакомства с языком рекомендуется использовать gfortran, так как он бесплатен, кроссплатформенный и соответствует современным стандартам Fortran.

Установка компилятора gfortran на Windows​

Существует несколько способов установить gfortran на Windows. Наиболее простой и надёжный — через дистрибутив MSYS2, который предоставляет Unix-подобную среду и менеджер пакетов для Windows.

Шаг 1: Установка MSYS2​

  1. Перейдите на официальный сайт https://www.msys2.org.
  2. Скачайте установщик для вашей архитектуры (обычно x86_64).
  3. Запустите установщик и следуйте инструкциям. Рекомендуется выбрать путь установки без пробелов и кириллицы, например: C:\msys64.
  4. После завершения установки запустите MSYS2 MinGW x64 из меню «Пуск». Это окно терминала, в котором можно выполнять команды Unix-стиля.

Шаг 2: Обновление системы и установка gfortran​

В открывшемся терминале последовательно выполните следующие команды:

pacman -Syu

Эта команда обновляет базу пакетов и саму систему. После завершения может потребоваться закрыть и снова открыть терминал MSYS2 MinGW x64.

Затем установите компилятор gfortran:

pacman -S mingw-w64-x86_64-gcc-fortran

Эта команда устанавливает полный набор компиляторов GCC, включая gfortran, для 64-битной архитектуры. Установка может занять несколько минут в зависимости от скорости интернета.

После завершения установки проверьте работоспособность компилятора:

gfortran --version

Если всё сделано правильно, терминал отобразит версию компилятора, например:

GNU Fortran (MinGW-W64 x86_64-ucrt-...) ...

Это означает, что компилятор готов к использованию.

Выбор текстового редактора или IDE​

Для написания первой программы не обязательно использовать сложную интегрированную среду разработки. Достаточно любого текстового редактора, который сохраняет файлы в формате UTF-8 без добавления скрытых символов. Однако использование специализированной IDE упрощает навигацию по коду, подсветку синтаксиса и запуск компилятора.

Рекомендуемые варианты:

  • Visual Studio Code (VS Code) — лёгкая, бесплатная и расширяемая редакторская платформа от Microsoft. С помощью расширений можно добавить поддержку Fortran, включая подсветку синтаксиса, автодополнение и интеграцию с компилятором.
  • Code::Blocks — бесплатная IDE с поддержкой нескольких компиляторов, включая MinGW. Требует ручной настройки пути к gfortran.
  • Geany — минималистичная IDE, работающая в среде MSYS2. Уже включена в репозиторий MSYS2 и может быть установлена командой pacman -S geany.

Для первого запуска достаточно использовать Блокнот или Notepad++, но дальнейшая работа будет комфортнее в VS Code.

Установка VS Code и настройка поддержки Fortran​

  1. Скачайте и установите Visual Studio Code с официального сайта: https://code.visualstudio.com.
  2. Откройте VS Code и перейдите в раздел расширений (иконка в виде квадратиков слева).
  3. В поиске введите Modern Fortran и установите расширение от автора mkoehler. Оно обеспечивает подсветку синтаксиса, сниппеты и базовую навигацию по коду.
  4. Также установите расширение Fortran IntelliSense для улучшенной поддержки автодополнения (опционально).

Теперь VS Code готов принимать код на Fortran.

Создание рабочего каталога​

Прежде чем писать код, создайте отдельную папку для ваших проектов на Fortran. Например:

C:\fortran_projects\hello_world

Эта папка будет содержать исходный файл программы и скомпилированный исполняемый файл. Такая организация помогает избежать путаницы при работе с несколькими проектами.

Написание первой программы: «Hello, World!»​

Программа «Hello, World!» — традиционный первый шаг в изучении любого языка программирования. Она демонстрирует базовую структуру кода, способ вывода текста и процесс компиляции. В Fortran эта программа проста, но содержит все необходимые элементы корректной программной единицы.

Откройте выбранный текстовый редактор (например, Visual Studio Code) и создайте новый файл. Сохраните его с расширением .f90 — это стандартное расширение для исходных файлов Fortran, соответствующих стандартам Fortran 90 и новее. Например, имя файла может быть:

hello.f90

Внутри файла напишите следующий код:

program hello
    implicit none
    print *, 'Hello, World!'
end program hello

Разберём каждую строку подробно.

  • program hello — объявляет начало программной единицы с именем hello. Каждая исполняемая программа на Fortran должна начинаться с такой директивы. Имя программы должно совпадать с именем в завершающей строке.
  • implicit none — директива, отключающая неявную типизацию переменных. По историческим причинам ранние версии Fortran автоматически присваивали тип переменным в зависимости от первой буквы имени (например, переменные, начинающиеся с I–N, считались целыми). Современный стиль требует явного указания всех типов, поэтому implicit none является обязательной частью любого современного кода.
  • print *, 'Hello, World!' — оператор вывода. Звёздочка означает использование стандартного устройства вывода (обычно консоль). Текст в одинарных кавычках — строковая константа, которая будет напечатана на экране.
  • end program hello — завершает программную единицу. Указание имени после end program не обязательно, но рекомендуется для читаемости.

Сохраните файл. Убедитесь, что он находится в созданной ранее папке, например: C:\fortran_projects\hello_world\hello.f90.

Компиляция программы через командную строку​

Теперь нужно преобразовать текст программы в исполняемый файл. Этот процесс называется компиляцией, и его выполняет компилятор gfortran.

Шаг 1: Открытие терминала MinGW​

Запустите MSYS2 MinGW x64 из меню «Пуск». Это окно предоставляет доступ к компилятору gfortran и другим инструментам Unix-стиля, адаптированным для Windows.

Шаг 2: Переход в рабочую директорию​

Используйте команду cd (change directory), чтобы перейти в папку с вашим файлом. Например:

cd /c/fortran_projects/hello_world

Обратите внимание: в MSYS2 диски Windows обозначаются как /c/, /d/ и так далее.

Проверьте содержимое папки:

ls

Вы должны увидеть файл hello.f90.

Шаг 3: Запуск компилятора​

Выполните команду компиляции:

gfortran -o hello.exe hello.f90

Разбор команды:

  • gfortran — вызов компилятора.
  • -o hello.exe — указание имени выходного файла. На Windows исполняемые файлы обычно имеют расширение .exe.
  • hello.f90 — имя исходного файла.

Если в коде нет синтаксических ошибок, компилятор завершится без сообщений, и в той же папке появится файл hello.exe.

Проверьте его наличие:

ls

Теперь вы увидите два файла: hello.f90 и hello.exe.

Запуск программы​

Чтобы запустить программу, введите в терминале:

./hello.exe

На экране появится:

 Hello, World!

Обратите внимание: перед текстом может отображаться один пробел. Это особенность оператора print * в Fortran — он автоматически добавляет начальный пробел для выравнивания числового вывода. Это поведение неизменяемо в стандартном выводе, но не влияет на функциональность программы.

Поздравляем! Вы успешно написали, скомпилировали и запустили первую программу на Fortran.

Альтернативный способ: компиляция из проводника Windows​

Если вы не хотите постоянно использовать терминал MSYS2, можно создать простой пакетный файл (.bat), который автоматизирует компиляцию.

  1. Создайте в той же папке файл build.bat со следующим содержимым:
@echo off
set PATH=C:\msys64\mingw64\bin;%PATH%
gfortran -o hello.exe hello.f90
if errorlevel 1 (
    echo Ошибка компиляции.
    pause
) else (
    hello.exe
    pause
)
  1. Убедитесь, что путь C:\msys64\mingw64\bin соответствует месту установки MSYS2 на вашем компьютере.
  2. Дважды щёлкните по build.bat — программа скомпилируется и запустится в обычном окне командной строки Windows.

Этот метод удобен для быстрого тестирования небольших программ без открытия терминала.

Распространённые ошибки и их решение​

Начинающие часто сталкиваются с типичными проблемами. Вот несколько из них:

  • Ошибка: «gfortran: command not found»
    Причина: компилятор не установлен или путь к нему не добавлен в переменную окружения. Решение: убедитесь, что вы работаете в терминале MSYS2 MinGW x64, а не в стандартной командной строке Windows.

  • Ошибка: «Unclassifiable statement»
    Причина: синтаксическая ошибка, например, опечатка в ключевом слове (prnt вместо print). Решение: проверьте написание всех ключевых слов.

  • Ошибка: «Program has no main entry»
    Причина: отсутствует блок program ... end program. Решение: убедитесь, что программа начинается с program имя и заканчивается end program.

  • Программа компилируется, но не запускается
    Причина: антивирус может блокировать запуск .exe-файлов, созданных компилятором. Решение: добавьте папку проекта в исключения антивируса или временно отключите защиту при запуске.