oop - 在 Fortran 中使用多态数据类型的文件 IO

Question

我正在编写一个库，用于将多种类型的几何图形(球体、平面、NURBS 曲面、STL 文件...)导入到科学的 Fortran 代码中。这种问题似乎是泰勒为 OOP 设计的，因为定义一个 type::geom ，然后定义 type,extends(geom)::analytic 等等很简单。我遇到问题的部分是文件 IO。

此时我的解决方案是编写定义形状的参数，包括一些告诉我它是什么形状的标志。阅读时，我实例化一个 class(geom)::object(因为我提前不知道它将是哪个子类型)，但是我如何读取它？

我无法访问子类型的任何特定组件。我读到向下转型是禁止的，而且，新的allocate(subtype::class)似乎不起作用。新的 READ(FORMATTED) 似乎没有由 ifort 或 gfortran 实现。即

module geom_mod
  type :: geom
  end type
  type,extends(geom) :: sphere
    integer :: type
    real(8) :: center(3),radius
   contains
    generic :: READ(FORMATTED)=> read_sphere ! not implemented anywhere
  end type
contains
  subroutine read_geom(object)
    class(geom),intent(out),pointer :: object     
    integer :: type

    read(10,*) object%type   ! can't access the subtype data yet

    read(10,*) type
    backspace(10)
    if(type==1) then
      allocate(sphere :: object)! downcast?
      read(10,*) object         ! doesn't work
    end if 

  end read_geom
end module

我的想法是错的吗？我可以使用多态性以外的东西来破解它，但这在其他地方似乎更干净。我们将非常感谢您的帮助。

编辑:使用 IanH 模块的示例程序

program test
  use geom_mod
  implicit none
  class(geom),allocatable :: object

  open(10)
  write(10,*) '1'
  write(10,*) sphere(center=0,radius=1)
  rewind(10)

  call read(object) ! works !
end program test

Answer 1

当前的 gfortran 和 ifort 没有实现定义的输入/输出。我没有看到任何证据表明这种情况会在不久的将来发生改变。然而，除了允许一些语法快捷方式之外，该功能实际上并不能为您节省太多工作。

解决这种情况的一种方法是调用 geom 扩展的“工厂”，它使用文件中的数据将参数分配给正确的类型，然后移交给读取类型特定数据的类型绑定(bind)过程。例如:

module geom_mod
  implicit none
  integer, parameter :: dp = kind(1.0d0)
  type, abstract :: geom
  contains
    procedure(read_geom), deferred :: read
  end type geom

  abstract interface
    subroutine read_geom(object)
      import :: geom
      implicit none
      class(geom), intent(out) :: object
    end subroutine read_geom
  end interface

  type, extends(geom) :: sphere
    real(dp) :: center(3), radius
  contains
   procedure :: read => read_sphere
  end type sphere
contains
  subroutine read(object)
    class(geom), intent(out), allocatable :: object
    integer :: type
    read (10, *) type
    ! Create (and set the dynamic type of object) based on type.
    select case (type)
    case (1)     ; allocate(sphere :: object)
    case default ; stop 'Unsupported type index'
    end select
    call object%read
  end subroutine read

  subroutine read_sphere(object)
    class(sphere), intent(out) :: object
    read (10, *) object%center, object%radius
  end subroutine read_sphere
end module geom_mod

当前的 ifort (12.1.5) 存在意图(out)多态参数的问题，可能需要解决方法，但一般方法保持不变。

(请注意，子例程读取不是类型绑定(bind)子例程 - 要读取通用几何对象，请使用传统子例程引用样式中的“call read(object)”。)