带有/out编译器标志的Fortran精度默认值

Question

在Fortran中，我对恒定数字的精确性有困难。

我是否需要将每一个0.1写成0.1d0才能实现双精度？我知道编译器有一个标记，例如gfortran中的-fdefault-real-8，它解决了这种问题。这会是一种便携可靠的方法吗？如何检查标志选项是否真正适用于我的代码？

我使用F2py在我的Python代码中调用Fortran代码，即使我给出了一个未指定的标志，它也不会报告错误，这就是我担心的。

Answer 1

你的问题的答案是:是的，你确实需要指出常数是双精度的。使用0.1是这个问题的一个常见例子，因为4字节和8字节表示是不同的.其他常量(如0.5)，其中扩展的精度字节都为零，没有这个问题。

这是在F90的Fortran中引入的，并给许多遗留的FORTRAN代码的转换和重用带来了问题。在F90之前，双精度a= 0.1的结果可以使用实际的0.1或双0.1常数，尽管我使用的所有编译器都提供了一个双精度值。在用已发布的结果测试遗留代码时，这可能是不一致结果的常见来源。例子经常被报道，例如PI=3.141592654在本周的一个论坛上的代码中。

但是，使用0.1作为子例程参数总是会引起问题，因为这将作为一个真正的常量来传递。

因此，考虑到实际常量是如何处理的历史，您确实需要在需要时显式指定双精度常量。这不是一种用户友好的方法。

Answer 2

在Fortran程序中，1.0始终是一个默认的实文本常量，而1.0d0总是一个双精度的文字常量。

然而，“双重精度”在不同的语境中意味着不同的事物。

在Fortran上下文中，“双重精度”指的是一种特定类型的实值，它比默认的实类具有更高的精度。在更一般的通信中，“双精度”通常被理解为一种特定的符合IEEE浮点规范的64位的真实类型。

gfortran的编译器标志-fdefault-real-8意味着默认的实数需要8个字节，并且很可能是编译器用来表示IEEE双精度的值。

因此，1.0是一个默认的实文本常量，而不是一个双精度的文字常量，但是缺省的实值可能恰好与IEEE的双精度相同。

像this one这样的问题在文字常量中反映了精度的含义。如果有人问我关于像-fdefault-real-8这样的旗帜的建议，我会说要避免它们。

Answer 3

此外，我认为，由于双重精度定义可能在不同平台和编译器之间发生变化，因此使用标准Fortran约定显式声明所需类型的常量是一种很好的做法，如下所示：

program test
    use, intrinsic :: iso_fortran_env, only: RK => real64
    implicit none
    write(*,"(*(g20.15))") "real64: ", 2._RK / 3._RK
    write(*,"(*(g20.15))") "double precision: ", 2.d0 / 3.d0
    write(*,"(*(g20.15))") "single precision: ", 2.e0 / 3.e0
end program test

使用gfortran编译此代码将提供：

$gfortran -std=gnu *.f95 -o main
$main
            real64: .666666666666667    
  double precision: .666666666666667    
  single precision: .666666686534882    

在这里，前两行(64位实类和双精度类的显式请求)的结果是相同的。但是，通常情况下，情况可能不是这样，双精度结果可能取决于编译器标志或硬件，而real64类型将始终符合64位真实类型计算，而不管默认的真实类型。

现在考虑另一种情况，一个人已经声明一个真正的变量是64位的，然而，数值计算是以32位的精度进行的，

program test
    use, intrinsic :: iso_fortran_env, only: RK => real64
    implicit none
    real(RK) :: real_64
    real_64 = 2.e0 / 3.e0
    write(*,"(*(g30.15))") "32-bit accuracy is returned: ", real_64
    real_64 = 2._RK / 3._RK
    write(*,"(*(g30.15))") "64-bit accuracy is returned: ", real_64
end program test

它提供了以下输出，

$gfortran -std=gnu *.f95 -o main
$main
 32-bit accuracy is returned:          0.666666686534882    
 64-bit accuracy is returned:          0.666666666666667    

尽管变量被声明为real64，但第一行的结果仍然是错误的，因为它们不符合双精度类型(您希望的64位)。原因是，计算首先以文字常量的请求(默认为32位)精度完成，然后存储在64位变量real_64中，因此，从输出中的第二行的更准确的答案中得到一个不同的结果。

因此，底线信息是：使用“下划线”约定，显式声明Fortran中的文字常量的类型是一个好做法。。