fortran 2003 中的运行时多态性答案

【问题标题】：run-time polymorphism in fortran 2003fortran 2003 中的运行时多态性
【发布时间】：2013-02-22 06:23:30
【问题描述】：

我在 Fortran 2003 中编写了一些代码，这些代码使用稀疏矩阵处理大量线性代数。我正在尝试利用新标准的一些更抽象的特性，这样我的程序就更简单了，没有太多重复的代码。

我有一个过程solver，它接受一个矩阵、一些向量、所使用的迭代方法的容差等。我将一个指向名为matvec 的过程的指针传递给它； matvec 是我们用于矩阵向量乘法的子程序。

问题是，有时matvec 是一个过程，它接收额外的参数colorlist, color1, color2，高于通常发送到此过程的参数。我可以想出几种方法来解决这个问题。

第一个想法：定义两个不同的抽象接口matvec1、matvec2和两个不同的求解器。这可行，但这意味着复制一些代码，这正是我试图避免的。

另一个想法：保持相同的抽象接口matvec，并使额外的参数colorlist、color1、color2可选。这意味着使它们在每个 matvec 例程中都是可选的——即使是那些它们并不是真正可选的，以及它们甚至根本不使用的例程。如果我这样做，我肯定会下地狱的。

我能想到很多其他不太理想的解决方案。我想对此提出一些意见 - 我确信有一些优雅的方法可以做到这一点，我只是不确定它是什么。

【问题讨论】：

标签： oop polymorphism fortran

【解决方案1】：

问题实际上是，是否必须在每次调用过程时都传递附加参数（因为它们在两次调用之间发生变化），或者它们可以在某个时候初始化，然后在函数中使用。在后一种情况下，您可以创建一个具有抽象接口的类，该接口使用基本参数定义您的子例程matvec。然后，您可以使用更专业的类扩展该类，这些类可以包含所需的其他选项。他们仍然必须定义与父类相同的matvec 接口（具有相同的参数列表），但是当调用matvec 过程时，他们可以使用存储在其中的附加值。

您可以找到类似案例的详细示例 in this answer（查找显示 module rechercheRacine 的第二个示例）。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以将各种matvec 例程放在通用接口后面，而不是将过程指针作为显式参数传递：

interface matvec
  module procedure matvec1, matvec2
end interface

然后您的solver 例程可以只使用带有或不带有额外参数的通用名称。当然，在使用 Bálint 建议的将solver 定义为具有类型绑定过程的派生类型的方法时，也可以采用相同的方法：

type :: solver
  real, allocatable :: matrix(:,:), v1(:), v2(:)
contains
  procedure, pass :: matvec1
  procedure, pass :: matvec2
  generic :: matvec => matvec1, matvec2
end type

主要区别在于它不使用多态性来确定要调用的正确过程，而是使用虚拟参数的特性。

我不确定您对过程指针的意图；如果您希望在运行时更改其目标（或者可能为其“未定义”状态分配一些特殊含义），那么指针是唯一的方法，并且所有目标都需要匹配相同的抽象接口。相反，如果您只需要根据它们的参数选择几个过程之一，那么您可以利用接口（我的示例）或重载（Bálint 的示例）。类型的每个扩展都可以使用新过程扩展继承的 generic 绑定，或重载继承的特定绑定。

【讨论】：