面试题：Fortran模块中变量作用域相关问题

Question

在Fortran模块中定义了一个变量，该变量在模块内的子程序中使用。请阐述这个变量在模块内不同程序单元中的作用域规则，并说明如何限制其作用域范围，仅在特定子程序中有效。

Answer 1

1. 作用域规则

• 在Fortran模块中定义的变量，对于模块内所有的子程序、函数等程序单元都具有模块作用域。这意味着模块内的任何程序单元都可以访问和修改该变量。例如，若在模块中定义了变量 real :: global_var，模块内的子程序 subroutine sub1 可以对其进行读取和写入操作。

2. 限制作用域范围仅在特定子程序中有效

• 使用局部变量：在特定子程序内部重新定义同名变量，该局部变量会隐藏模块变量。例如：

module my_module
    real :: global_var
    contains
        subroutine sub1
            real :: global_var
            global_var = 1.0 ! 这里操作的是局部变量
        end subroutine sub1
        subroutine sub2
            global_var = 2.0 ! 这里操作的是模块变量
        end subroutine sub2
end module my_module

• 使用块作用域：在子程序内使用 block 结构并在其中定义变量。变量的作用域仅在该 block 块内有效。例如：

module my_module
    real :: global_var
    contains
        subroutine sub1
            block
                real :: local_var
                local_var = 1.0
            end block
            ! local_var 在此处不可访问
        end subroutine sub1
end module my_module

• 使用 private 关键字：在Fortran 2003及以后版本，可以在子程序内部使用 private 关键字来限制变量的作用域。例如：

module my_module
    real :: global_var
    contains
        subroutine sub1
            real :: local_var
            private :: local_var
            local_var = 1.0
        end subroutine sub1
        subroutine sub2
            ! local_var 在此处不可访问
        end subroutine sub2
end module my_module