Fortran-файлы типа Unformatted [frundWiki]

Отредактируйте страницу и нажмите Сохранить. Прочтите Formatting Syntax для ознакомления с синтаксисом вики. Пожалуйста, редактируйте только в том случае, если планируете улучшить содержимое. Если вы просто хотите потестировать что-либо, воспользуйтесь специальной страницей: PlayGround.

======Fortran-файлы типа Unformatted======

Файлы типа //Unformatted// создаются программами и программными модулями, написанными на языке //Fortran//. Эти файлы являются бинарными (двоичными) и при этом имеют особую внутреннюю структуру, которая не позволяет считывать и записывать файлы такого типа напрямую (без учета этой структуры) из программ, написанных на других языках (например, //C++//).

В расчетном ядре и библиотеках пре- и постпроцессинга системы ФРУНД, написанных на языке //Fortran//, используется ряд файлов типа //Unformatted//:
  * ''rezr'' --- старый файл с результатами //MBS//-расчета, записывающийся из расчетного модуля (новый файл ''results.mbr'' записывается из ядра //fcore//);
  * ''rean'' --- файл с результатами анализа, записывается из библиотеки анализа //fanaz// (//fcanaz//) на этапе постпроцессинга;
  * ''*.bnf'' --- файлы с графиками изменения величин, выбранных для замера при анализе;
  * и т.д. **???** необходимо добавить остальные виды файлы типа //Unformatted//, использующиеся //Fortran//-модулями ФРУНД **???**

=====Структура файлов типа Unformatted=====

Файлы типа //Unformatted// отличаются от обычных бинарных файлов наличием определенной внутренней структуры. Содержимое таких файлов разделено на ряд последовательных //блоков//. Один блок --- это набор данных, образующийся в //Unformatted//-файле при вызове очередной функции записи. При чтении содержимое //Unformatted//-файла также считывается целыми блоками (даже если функция чтения пытается считать меньший объем данных, чем тот, который содержится в считываемом блоке).

====Структура Unformatted-файлов GNU Fortran (GFortran)====

В следующей таблице приведена структура //Unformatted//-файла формата //GFortran//.

^  Раздел  ^^^  Описание  ^  Тип  ^  Длина, байт  ^^  Значение  ^
|  Список\\ блоков  |  Блок 1  |  Начальный символ\\ блока  | Открывающий символ блока  |  Число  |  4  |  <m>4+L_1+4=L_1+8</m>  |  <m>1<=L_1<=2*10^9</m>((Точное значение максимальной длины блока неизвестно, в таблице приведено ориентировочное значение. Оценку сверху для нее можно получить, исходя из максимальной емкости 4-байтового целого числа со знаком. Она равна 2 147 483 647.))  |
| ::: | ::: |  Содержимое\\ блока  | Данные, хранящиеся в блоке  |  Массив\\ байт  |  <m>L_1</m>  | ::: |  ---  |
| ::: | ::: |  Конечный символ\\ блока  | Завершающий символ блока  |  Число  |  4  | ::: |  <m>1<=L_1<=2*10^9</m>  |
| ::: |  Блок 2  |  Начальный символ\\ блока  |  ...  |  ...  |  4  |  <m>L_2+8</m>  |  <m>L_2</m>  |
| ::: | ::: |  Содержимое\\ блока  |  ...  |  ...  |  <m>L_2</m>  | ::: |  ---  |
| ::: | ::: |  Конечный символ\\ блока  |  ...  |  ...  |  4  | ::: |  <m>L_2</m>  |
| ::: |  ...  ||  ...  |  ...  |  ...  ||  ...  |
| ::: |  Блок <m>n</m>  |  Начальный символ\\ блока  |  ...  |  ...  |  4  |  <m>L_n+8</m>  |  <m>L_n</m>  |
| ::: | ::: |  Содержимое\\ блока  |  ...  |  ...  |  <m>L_n</m>  | ::: |  ---  |
| ::: | ::: |  Конечный символ\\ блока  |  ...  |  ...  |  4  | ::: |  <m>L_n</m>  |

Таким образом, длина //Unformatted//-файла формата //GFortran// равна:\\ <m>L_{GNU}=sum{i=1}{n}{(L_i+8)}=sum{i=1}{n}{L_i}+8n</m>,\\ где
  * <m>n</m> --- число блоков,
  * <m>L_i</m> --- число содержимого <m>i</m>-ого блока.

====Структура Unformatted-файлов Intel Fortran / Fortran PowerStation====

//Unformatted//-файлы, создаваемые программами или программными модулями, скомпилированными с помощью компиляторов //Microsoft Fortran PowerStation// или //Intel Fortran// (с опцией //Use PowerStation I/O Format//, выставленной в ''Yes''; соответствующий ключ компилятора --- ''/fpscomp:ioformat''), отличаются чуть более сложной структурой. В таких файлах содержимое каждого блока разбивается на ряд частей. Каждая часть содержит не более 128 байт данных.

В следующей таблице приведена структура //Unformatted//-файла формата //PowerStation//.

^  Раздел  ^^^^  Описание  ^  Тип  ^  Длина, байт  ^^^  Значение  ^
|  Начальный символ  |||| Открывающий символ файла  |  Символ  |  1  |||  ''K''\\ (код((Под кодом здесь понимается битовое представление соответствующего символа, записанное в 16-ричной системе счисления.)) ''4B'')  |
|  Список\\ блоков  |  Блок 1  |  Полная часть 1  |  Начальный символ\\ полной части  | Открывающий символ полной части  |  Символ  |  1  |  <m>1+128+1=130</m>  |  <m>130m_1+l_1+2</m>  |  код ''81''  |
| ::: | ::: | ::: |  Содержимое\\ полной части  | Данные, хранящиеся в полной части  |  Массив\\ байт  |  128  | ::: | ::: |  ---  |
| ::: | ::: | ::: |  Конечный символ\\ полной части  | Завершающий символ полной части  |  Символ  |  1  | ::: | ::: |  код ''81''  |
| ::: | ::: |  Полная часть 2  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  ...  ||  ...  |  ...  |  ...  |  ...  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  Полная часть <m>m_1</m>  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  Неполная часть\\ (заключительная)  |  Начальный символ\\ неполной части  | Открывающий символ неполной части  |  Число  |  1  |  <m>1+l_1+1=l_1+2</m>  | ::: |  <m>1<=l_1<=128</m>  |
| ::: | ::: | ::: |  Содержимое\\ неполной части  | Данные, хранящиеся в неполной части  |  Массив\\ байт  |  <m>l_1</m>  | ::: | ::: |  ---  |
| ::: | ::: | ::: |  Конечный символ\\ неполной части  | Завершающий символ неполной части  |  Число  |  1  | ::: | ::: |  <m>1<=l_1<=128</m>  |
| ::: |  Блок 2  |  Полная часть 1  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  |  <m>130m_2+l_2+2</m>  |  ...  |
| ::: | ::: |  Полная часть 2  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  ...  ||  ...  |  ...  |  ...  |  ...  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  Полная часть <m>m_2</m>  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  Неполная часть\\ (заключительная)  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  <m>l_2+2</m>  | ::: |  ...  |
| ::: |  ...  |||  ...  |  ...  |  ...  |||  ...  |
| ::: |  Блок <m>n</m>  |  Полная часть 1  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  |  <m>130m_n+l_n+2</m>  |  ...  |
| ::: | ::: |  Полная часть 2  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  ...  ||  ...  |  ...  |  ...  |  ...  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  Полная часть <m>m_n</m>  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  130  | ::: |  ...  |
| ::: | ::: |  Неполная часть\\ (заключительная)  |  ...  |  ...  |  ...  |  ...  |  <m>l_n+2</m>  | ::: |  ...  |
|  Конечный символ  |||| Закрывающий символ файла  |  Символ  |  1  |||  '',''\\ (код ''82'')  |

Таким образом, длина //Unformatted//-файла формата //PowerStation// равна:\\ <m>L_{PS}=1+sum{i=1}{n}{(130m_i+l_i+2)}+1=130sum{i=1}{n}{m_i}+sum{i=1}{n}{l_i}+2(n+1)</m>,\\ где
  * <m>n</m> --- число блоков,
  * <m>m_i</m> --- число полных частей в <m>i</m>-ом блоке,
  * <m>l_i</m> --- длина содержимого неполной части в <m>i</m>-ом блоке.

=====Работа с файлами типа Unformatted в языке Fortran=====

С точки зрения программиста, пишущего программный код на языке //Fortran//, работа с файлами типа //Unformatted// практически ничем не отличается от работы с другими типами файлов (например, текстовыми).

Функции по работе с файлами языка //Fortran// обеспечивают поддержку блочной структуры //Unformatted//-файлов. Корректная обработка особенностей, связанных с блоками, в программах, написанных на языках, отличных от языка //Fortran// (например, на языке //C++//), ложится на плечи программиста.

====Открытие и закрытие====

===Открытие===

Открытие //Unformatted//-файла производится с помощью функции ''OPEN'':
  * для чтения\\ <code fortran> OPEN(<Файловый идентификатор>, FILE = '<Имя файла>', FORM = 'UNFORMATTED', STATUS = 'OLD') </code>
  * для записи (или перезаписи)\\ <code fortran> OPEN(<Файловый идентификатор>, FILE = '<Имя файла>', FORM = 'UNFORMATTED', STATUS = 'UNKNOWN') </code>
Здесь
  * ''<Файловый идентификатор>'' --- файловая переменная или номер дескриптора,
  * ''<Имя файла>'' --- наименование открываемого файла.

**Примечание.**

При открытии для записи в //Unformatted//-файл формата //PowerStation// записывается открывающий символ.

===Закрытие===

Закрытие //Unformatted//-файла производится с помощью функции ''CLOSE'':
<code fortran> CLOSE(<Файловый идентификатор>) </code>

**Примечание.**

При закрытии записываемого //Unformatted//-файла формата //PowerStation// в него записывается закрывающий символ.

====Запись и чтение====

===Запись===

Запись очередной порции данных в файл типа //Unformatted// производится с помощью функции ''WRITE'':
  * запись значений переменных ''<Записываемая переменная 1>'', ''<Записываемая переменная 2>'', ..., ''<Записываемая переменная N>''\\ <code fortran> WRITE(<Файловый идентификатор>) <Записываемая переменная 1>, <Записываемая переменная 2>, ..., <Записываемая переменная N> </code>
  * запись значений элементов массива ''<Записываемый массив>'' длиной ''<Длина записываемого массива>''\\ <code fortran> WRITE(<Файловый идентификатор>) (<Записываемый массив>(Индекс), <Индекс> = 1, <Длина записываемого массива>) </code>

**Примечания.**

* При каждом вызове процедуры записи в записываемом файле создается очередной блок, содержимое которого представляет собой последовательность бинарных представлений значений переменных, указанных в качестве параметров к процедуре.
  * В файлах типа //Unformatted// формата //PowerStation// записываемый блок длиной более 128 байт перед записью разбивается на ряд частей, длина содержимого которых не превышает 128 байт.

===Чтение===

Чтение данных из //Unformatted//-файла производится с помощью функции ''READ'':
  * чтение значений переменных ''<Считываемая переменная 1>'', ''<Считываемая переменная 2>'', ..., ''<Считываемая переменная M>''\\ <code fortran> READ(<Файловый идентификатор>) <Считываемая переменная 1>, <Считываемая переменная 2>, ..., <Считываемая переменная N> </code>
  * чтение значений элементов массива ''<Считываемый массив>'' длиной ''<Длина считываемого массива>''\\ <code fortran> WRITE(<Файловый идентификатор>) (<Считываемый массив>(Индекс), <Индекс> = 1, <Длина считываемого массива>) </code>

**Примечания.**
  * Каждое обращение к функции чтения вызывает считывание очередного блока целиком, при этом позиция курсора чтения выставляется на начало следующего блока.
  * В приведенных примерах предполагается, что <m>M<=N</m> (часть считанного блока может оказаться неиспользованной), а длина считываемого массива не превышает длины записываемого массива. Это правило действует, разумеется, при соблюдении типов данных записанных и считываемых переменных (точнее, длин этих типов данных).

====Вспомогательные процедуры навигации====

При чтении файла типа //Unformatted// можно использовать ряд функций, облегчающих навигацию по такому файлу. Они обеспечивают передвижение позиции курсора чтения с учетом блочной структуры файла типа //Unformatted//.

===Возврат к началу файла===

Возврат началу файла производится с помощью функции ''REWIND'': 
<code fortran> REWIND(<Файловый идентификатор>) </code>

**Примечание.**

При возврате к началу файла курсор чтения устанавливается на начало первого блока.

===Возврат к началу предыдущего блока===

Возврат началу предыдущего блока (т.е. перемещение курсора чтения к началу предыдущего блока) производится с помощью функции ''BACKSPACE'': 
<code fortran> BACKSPACE(<Файловый идентификатор>) </code>

=====Замечания по конвертации Unformatted-файлов=====

Существующие средства просмотра файлов с графиками (''*.bnf'') величин, выбранных для замера при анализе, предполагают, что эти //Unformatted//-файлы имеют формат //PowerStation//. Таким образом, //GFortran//-версии библиотек ядра (прежде всего, ''libfviv.dll'') формируют файлы с графиками неверного формата. Поэтому после этапа анализа и генерации файлов с графиками требуется конвертация их в формат //PowerStation//.

Please fill all the letters into the box to prove you're human. VJFGZ

Сводка изменений