类()指向Fortran中指针的指针:奇怪的行为

Question

我已经很好地浏览了前几篇文章，我不认为这个话题已经涉及到了，希望有人能帮上忙。我正在用fortran 2003编写一个代码，并使用ifort。我有以下需要操作的类型，我的设计是为了提供我所需要的灵活性：

module parameters    

double precision, target :: cur_x(3)    

    type fundamental
            double precision, pointer   ::  x => null()
    end type fundamental

    type, extends(fundamental) :: ion
            class(fundamental), pointer ::  core => null()
     end type ion

SAVE
end module parameters

我的想法是，通过使用列表中的前一个作为下一个的核心，建立一种连接的粒子列表。请注意，在现实中，我将有大量的扩展‘基本’，所有这些都可以是‘核心’的其他粒子。我希望计算出的数量x在物理内存中一起存在于一个数组中，因为我将以相当复杂的方式对它们的子集进行寻址，为此我希望使用另一组指向cur_x的指针。

代码的初始化过程如下，我添加了一些诊断行：

use parameters

    type(fundamental), target :: electron, proton
            type(ion), target :: hydrogen

    write(*,*)associated(electron%x),associated(proton%x), &
                   & associated(hydrogen%core),associated(hydrogen%core%x)

        electron%x => cur_x(1)

        hydrogen%core => proton
        proton%x => cur_x(2)
        hydrogen%x => cur_x(3)

        cur_x = 1.0

    write(*,*)electron%x,proton%x,hydrogen%x,hydrogen%core%x

哪种指纹

F F F T
1.0 1.0 1.0 <garbage>

我希望质子%x和氢%核心%x在内存中是相同的地址(cur_x(2))。，所以我有两个问题，

1. 我已经初始化了所有的指针为null。为什么关联(氢%核心%x)是真实的？如果我试图在代码顶部取消这个指针，结果就会不一致； 零化(氢%核心%x) 导致分割错误。执行 氢%核心%x => null() 允许运行代码，但关联(氢%核心%x)仍然是正确的。
2. 我已经按照对fortran中惊人错误的总结中的建议，确保将从父指针到子指针的列表关联起来。质子%x在工作，但是氢%核心%x会产生垃圾，这是我不明白的。

我可以解决这个问题，但这将牺牲我将需要的更复杂的计算的一般性。我也很想了解这里到底出了什么问题。

谢谢你的帮忙!吉姆

编辑:为各种事情添加了'target‘属性；请注意，这总是在代码中，我只是在传递到这个帖子时忘记了它们。

编辑:为了澄清，我对上面的代码的主要问题是，最后的写命令给出了氢原子%核心%x的未初始化输出，即使在第一次写入之后仍然遵循关联命令。即使我在类型定义中将core初始化为null，但它似乎存在问题；如果我试图在代码顶部取消它，程序就会崩溃。

Answer 1

基本的问题是hydrogen%core没有关联。因此，associated(hydrogen%core%x)的作用是不确定的。您只是不能访问/查询派生类型指针(x)的字段(hydrogen%core)，如果指针不相关联，例如指向内存中的null()而不是现有的派生类型实例。您的编译器可能会生成一段代码，当您尝试它时不会立即崩溃，但是在此之后所做的任何操作都是不确定的，因为您可能已经覆盖了一些随机内存地址的数据。

实际上，我用不同的编译器编译了一个自包含的代码版本(见下面)，在第一个写语句中我得到了直接的分段错误。使用适当的检查选项，其中一个二进制文件甚至会报告引用不相关指针hydrogen%core的原因。如果您注释掉有问题的associated()查询(如下面的代码所示)，所有二进制文件都运行良好。

另外，请注意，变量electron和proton必须具有目标属性，否则代码根本不应该编译。如果您的编译器编译代码时没有抱怨，那么您可能应该考虑更改为另一个代码。

  module parameters    
  implicit none
  save

  type :: fundamental
    double precision, pointer ::  x => null()
  end type fundamental

  type, extends(fundamental) :: ion
    class(fundamental), pointer ::  core => null()
  end type ion

end module parameters

program test
  use parameters
  implicit none

  type(fundamental), target :: electron, proton
  type(ion) :: hydrogen
  double precision, target :: cur_x(3)

  ! If you remove the comment in the next statement, the program will be indeterministic
  ! and probably crash.
  write(*,*) associated(electron%x),associated(proton%x), &
      & associated(hydrogen%core)!, associated(hydrogen%core%x)

  electron%x => cur_x(1)
  hydrogen%core => proton
  proton%x => cur_x(2)
  hydrogen%x => cur_x(3)
  cur_x(:) = 1.0
  write(*,*)electron%x,proton%x,hydrogen%x,hydrogen%core%x

end program test