使用 ifort 的指数的 Fortran 运算符优先级错误

Question

在使用指数后跟乘法计算简单表达式时，我在 Portland 和 Intel fortran 编译器之间得到了不同的行为。根据我对运算符优先级的理解，我很确定 pgf90（和 gfortran）可以正常工作，但我想要第二个意见，因为这些事情可能会有点棘手。

这是我的代码简化为一个非常基本的形式。当使用 ifort 运行时，d1=a**-2*b 形式的表达式被 ifort 解释为 d1=a**(-2*b)，被 pgf90 和 gfortran 解释为 d1=(a**-2)*b。如果我从指数中删除负号，所有三个编译器都将其解释为d1=(a**2)*b。如果我将 *b 更改为 +b，我也会从这三个方面获得良好的表现。

program badvals
  implicit none
  real :: a, b, c1, c2, d1, d2

  a = 2.
  b = 4.

  ! Works with addition following the exponent.
  c1 = a**-2+b
  c2 = a**(-2)+b

  ! Ifort differs with multiplication following negative exponent.
  d1 = a**-2*b
  d2 = a**(-2)*b

  print*, "c1, d1       = ",c1, d1
  print*, "c2, d2       = ",c1, d2
  print*, "c2-c1, d2-d1 = ",c2-c1, d2-d1
end program badvals

!Program output for ifort v13.0.1.117: (either -O0 or -fast):
! c1, d1       =    4.250000      3.9062500E-03
! c2, d2       =    4.250000       1.000000
! c2-c1, d2-d1 =   0.0000000E+00  0.9960938

!Program output for pgf90 v12.10-0: (either -O0 or -fast):
! c1, d1       =     4.250000        1.000000
! c2, d2       =     4.250000        1.000000
! c2-c1, d2-d1 =     0.000000        0.000000

!Program output for gfortran v4.1.2: (either -O0 or -O3):
! c1, d1       =    4.250000       1.000000
! c2, d2       =    4.250000       1.000000
! c2-c1, d2-d1 =    0.000000       0.000000

这些差异背后是否有历史，因此它们应该被视为“特征”？或者，这是否是英特尔的一个彻头彻尾的错误？

Answer 1

在网上搜索，我发现不允许两个连续运算符的说法。因此，解释而不是拒绝这个表达是对语言的扩展。该扩展已由不同的编译器供应商以不同的方式实现。

确实，当我使用带有限制性编译器选项的 gfortran 时，它会拒绝此代码示例：

badvals.f90:9.11:
  c1 = a**-2+b
           1
Error: Extension: Unary operator following arithmetic operator (use parentheses) at (1)
badvals.f90:13.11:

  d1 = a**-2*b
           1
Error: Extension: Unary operator following arithmetic operator (use parentheses) at (1)

同样，带有限制性编译器选项的 ifort 提供以下功能：

badvals.f90(9): warning #7026: Non-standard extension
  c1 = a**-2+b
----------^
badvals.f90(13): warning #7026: Non-standard extension
  d1 = a**-2*b
----------^

所以： 1) 使用编译器的警告和错误选项会很有帮助， 2）它更多的是扩展而不是错误， 3) 即使语言允许这种表达方式，gfortran 的建议也很好——即使不需要，也要使用括号来清楚说明。