Arrays 在Fortran数组构造函数中引起问题的浮点

我有点被一些与Fortran数组构造函数相关的错误所困扰。也许你能帮我理解错误？我特别有两个问题（见下文）

我最简单的工作示例是：

program debug

use ieee_arithmetic
implicit none

integer :: ii

real, parameter      :: KZERO   = 1
real, parameter      :: LAMBDA  = 1.3

integer, parameter      :: pad     = 5            
integer, parameter      :: nsh     = 60 + 2*pad    
integer, parameter      :: top=nsh-pad, bot=pad+1  

real(kind=8),    parameter :: dt2 = 1.0D-5/2
real(kind=8),    parameter :: VK_SS = 6.0D-10 
real(kind=8),    parameter :: VM_SS = 6.0D-05

real(kind=8), parameter,dimension(nsh) :: k  = [(KZERO*LAMBDA**(ii-pad), ii=1, nsh)] 
real(kind=8), parameter,dimension(nsh) :: NUK_K = [(-dt2*VK_SS*k(ii)**2, ii=1, nsh)]  
real(kind=8), parameter,dimension(nsh) :: NUK_M = [(-dt2*VM_SS*k(ii)**2, ii=1, nsh)]  

real(kind=8),    parameter, dimension(nsh) :: A = [(.0,ii=1,pad), ( REAL(exp(NUK_K(ii))), ii=bot, top), (.0,ii=1,pad)] 
real(kind=8),    parameter, dimension(nsh) :: B = [(.0,ii=1,pad), ( REAL(    NUK_M(ii) ), ii=bot, top), (.0,ii=1,pad)]
!real(kind=8),    parameter, dimension(nsh) :: C = [(.0,ii=1,pad), ( REAL(exp(NUK_M(ii))), ii=bot, top), (.0,ii=1,pad)]

print *,A 
print *,'-------------------------'
print *,B
print *,'-------------------------'
!print *,C

end program debug

---

第一个问题：我为什么需要在定义了A、B和C的构造函数中使用REAL（）进行类型转换？如果没有，则会出现以下错误：

/opt/intel/composer_xe_2011_sp1.9.293/bin/intel64/ifort  -o debug debug.f90 
debug.f90(23): error #7113: Each ac-value expression in an array-constructor must have the same type and type parameters.   [EXP]
real(kind=8),    parameter, dimension(nsh) :: A = [(.0,ii=1,pad), ( exp(NUK_K(ii)), ii=bot, top), (.0,ii=1,pad)] 
--------------------------------------------------------------------^

…但是do循环元素已经是真正的=8了，因为NUK_K是

第二个问题：当我取消对定义C的行的注释时（也是通过数组构造函数），我得到以下错误：

/opt/intel/composer_xe_2011_sp1.9.293/bin/intel64/ifort  -o debug debug.f90 
debug.f90(25): warning #7919: The value was too small when converting to REAL(KIND=4); the result is zero.
real(kind=8),    parameter, dimension(nsh) :: C = [(.0,ii=1,pad), ( REAL(exp(NUK_M(ii))), ii=bot, top), (.0,ii=1,pad)]
--------------------------------------------------------------------^
debug.f90(25): error #7768: This operation on this data type is currently inaccurate.
real(kind=8),    parameter, dimension(nsh) :: C = [(.0,ii=1,pad), ( REAL(exp(NUK_M(ii))), ii=bot, top), (.0,ii=1,pad)]
--------------------------------------------------------------------^

…警告是正常的，因为我猜这意味着编译器建议exp（-[large number]）->0，对吗？ 但我如何处理错误“此数据类型上的操作当前不准确”

我希望你能帮助我，因为我已经在这个问题上花了很长时间了

编辑 首先，非常感谢您提供的有用答案！我非常感激。然而，不准确的问题仍然存在。有什么想法吗？我最初的猜测是使用四元组而不是双元组，然后将结果转换为双元组（我的CPU本机不支持四元组）。这也行不通。我新的最小工作示例是（注意，我删除了零填充以使示例更简单）：

但这仍然会产生错误

/opt/intel/composer_xe_2011_sp1.9.293/bin/intel64/ifort  -o debug debug.f90 
debug.f90(30): error #7768: This operation on this data type is currently inaccurate.
real(df),    parameter, dimension(nsh) :: C = [ ( exp(NUK_M(ii)) , ii=1, nsh) ]
--------------------------------------------------^

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第一个问题：

您试图将一个数组

（.0，ii=1，pad）

，它是默认类型

real（4）

，与数组

（real（exp（NUK（ii）），ii=bot，top）

，它是

real（8）

。最简单的解决方案是将第一个数组也变成

实数（8）

数组，例如用

0.0d0

替换浮点数

.0

（双精度数字的科学表示法）

例如：

real(kind=8), parameter, dimension(nsh) :: A = [(0.0d0,ii=1,pad), ( exp(NUK_K(ii)), ii=bot, top), (0.0d0,ii=1,pad)]
real(kind=8), parameter, dimension(nsh) :: B = [(0.0d0,ii=1,pad), (     NUK_M(ii) , ii=bot, top), (0.0d0,ii=1,pad)]
real(kind=8), parameter, dimension(nsh) :: C = [(0.0d0,ii=1,pad), ( exp(NUK_M(ii)), ii=bot, top), (0.0d0,ii=1,pad)]

第二个问题：

默认情况下，

real（num）

不会将数字

num

键入

real（8）

，而是键入默认种类

real（4）

。如果要将其类型转换为

real（8）

，则必须使用符号

real（num，kind=8）

显式执行此操作

---

换句话说，你一直在做的是，从双精度到单精度浮点显式地类型转换

（exp（NUK_M（ii）），ii=bot，top）

，然后用一个单精度的零数组连接它，然后再将结果类型转换到一个双精度数组。这就是编译器抱怨精度损失的原因。

对于可能感兴趣的人，请跟进：

我决定做一个骇人的解决方案来解决关于内在函数exp（）精度的问题。 问题是我希望计算exp（-[very large number]），它变得太接近零，甚至四元浮点也无法表示大（负）指数。问题是，我不能简单地将这些条目设置为零，因为这会干扰整个问题的数值。

---

因此，我所做的是用exp（-7.0D2）替换exp（-7.0D2），这接近使用double表示的极限

这两个问题是相关的，但不是以一种很容易让你找到其他资源的方式。本质上，思考“当我忽略左边的东西时，右边的东西是如何评估的？”。数组构造函数不知道

nuk_k

的类型；求幂运算不知道

c

的类型。因此，查找构造的数组的类型，使用显式种类常量的

real（）

的结果是丑陋和不可移植的。此外，如果你有一个种类常数，比如说

rp

，那么

real（rp）

比

real（kind=8）

还要短，你可以省略

kind=

。谢谢你的回答，并建议了定义不同种类实数的正确方法。我同意，这样比较好。然而，不准确的问题仍然存在，你可以在我编辑的答案中看到。有什么想法吗？你不能保证0.0d0是一个实物值为8的实数，我可以向你展示一些不真实的情况。此外，您不能保证reals的类型值为8对于您正在使用的编译器是有效的，我可以再次给出一个示例。在这个时代，您不应该使用d0，也不应该对种类值使用显式常量。更确切地说，请参阅一点简介默认种类是默认种类，只有在某些编译器中它是4。它是在现实世界中可以遇到的其他几种编译器中的第一种。此外，大多数编译器可以设置为使用8字节实数作为默认类型，然后

双精度

（或

1d0

）将为16字节，尽管在gfortran中

kind=8

仍将是

8字节

。换句话说，gfortran可以设置为使用

kind=8

作为双精度，有些人确实使用此设置（即使在这里的问题中）。我在回答中没有使用kind变量的原因是，根据他/她提供的示例代码，我试图尽可能具体地解决OPs问题。但我同意，一般来说，使用种类变量是更好的做法。（在我自己的代码中，我总是定义

dp=real64

，其中

real64

是从

iso\u fortran\u env

导入的，并且会为常量编写

0.0\u dp

而不是

0.0d0

。）非常感谢您的回答。它们非常有用，我采用了速记方法来定义浮点类型。然而，不准确的问题仍然存在，正如您可以从我上面编辑的问题中看到的。有什么想法吗？为什么不定义自己的exp_new（x），为x<7.0D2调用内在exp（x），并为x>7.0D2使用简单的泰勒展开？

real(kind=8), parameter, dimension(nsh) :: A = [(0.0d0,ii=1,pad), ( exp(NUK_K(ii)), ii=bot, top), (0.0d0,ii=1,pad)]
real(kind=8), parameter, dimension(nsh) :: B = [(0.0d0,ii=1,pad), (     NUK_M(ii) , ii=bot, top), (0.0d0,ii=1,pad)]
real(kind=8), parameter, dimension(nsh) :: C = [(0.0d0,ii=1,pad), ( exp(NUK_M(ii)), ii=bot, top), (0.0d0,ii=1,pad)]