面试题：Fortran构建自动化工具的基本配置

Question

在使用Fortran构建自动化工具（如Makefile结合Fortran编程）时，简述如何配置以实现源文件的编译与链接，假设项目中有多个源文件，且各源文件存在模块依赖关系，应如何处理？

Answer 1

1. Makefile基础配置
   • 定义变量：
     • 首先，在Makefile中定义一些常用变量，例如：

FC = gfortran # Fortran编译器，可根据实际情况修改
FFLAGS = -Wall -g # 编译选项，-Wall开启所有警告，-g添加调试信息
LDFLAGS = # 链接选项，如有特殊库链接需求在此设置
SRCS = main.f90 module1.f90 module2.f90 # 列出所有源文件
OBJS = $(SRCS:.f90=.o) # 将源文件扩展名.f90替换为.o，得到目标文件列表
EXEC = my_program # 生成的可执行文件名称

• 编译规则：
  • 定义编译单个源文件为目标文件的规则：

%.o: %.f90
    $(FC) $(FFLAGS) -c $< -o $@

 - 这里`$<`表示依赖文件（即源文件），`$@`表示目标文件（即生成的.o文件）。此规则会对所有`.f90`源文件自动应用，将其编译为`.o`目标文件。

• 链接规则：
  • 定义将所有目标文件链接成可执行文件的规则：

$(EXEC): $(OBJS)
    $(FC) $(LDFLAGS) $^ -o $@

 - 其中`$^`表示所有依赖文件（即所有`.o`目标文件）。

2. 处理模块依赖关系

• 模块编译顺序：
  • Fortran模块需要先编译，因为其他使用该模块的源文件依赖于模块生成的.mod文件。例如，如果module1.f90定义了一个模块，main.f90使用了这个模块，那么module1.f90应先编译。在Makefile中，由于定义了通用的编译规则，只要源文件之间的依赖关系通过use语句正确声明，Make工具会根据依赖关系自动确定编译顺序。
• 模块搜索路径：
  • 如果模块文件（.mod）不在默认路径下，需要通过-I选项指定模块搜索路径。例如，如果模块文件在modules目录下，修改FFLAGS为：

FFLAGS = -Wall -g -Imodules

• 清理规则：
  • 为了方便清理编译生成的文件，添加清理规则：

clean:
    rm -f $(OBJS) $(EXEC) *.mod

• 这样执行make clean时，会删除所有目标文件、可执行文件和模块文件。

通过上述Makefile配置，可以实现Fortran项目中多个源文件的编译与链接，并妥善处理模块依赖关系。