Fortran-er的生存指南：面向数据编写你的代码

公元2018年，计算机技术的更新换代从来没有像今天这样的迅速。也不过20多年前的时候，比尔·盖茨正在向着他的目标“使每个家庭都拥有一台PC”努力着。程序员的诞生也不过短短这几十年的时间。

Part1：年轻的程序“猿”

有人问过“四十岁以上的程序员都在做什么？”国外的情况我不清楚，但对于国内的状况或许可以大胆猜测一下。
1）如果这是一位自始而终的程序员，那么TA应该从90年代就一直从事程序员的工作，那时候的程序猿应该都是稀有动物吧，有机会的话我也十分想要膜拜一下。
2）如果这是一位半路出家的程序员，假设TA在21世纪开始转身开始码代码，可以推算TA的代码生涯不过是从30岁左右才开始的，那么TA应当没有接受到大学里面的专业的编程训练。如果仍然在这个行业奋斗，说明经历了后天的刻苦的努力。
3）噢，应该还有一部分人，这些人在上世纪八十或九十年代就远渡重洋出国留学，后来回国从事这份职业。这部分人应当是当今行业的中流砥柱吧。这里让我想到了微软的CEO萨蒂亚·纳德拉 (Satya Nadella) 就是这样经历的一个人。
总结一下，现在国内的大部分程序猿其实都很年轻，而且不断的受着外部输入的新的科技的冲击。实际上，一位牛×闪闪的程序猿多数并非想现在人想想的那样，掌握了无数最新的编程技术，可能仅仅是因为他在历史上的那一刻做出了关键的选择，在信息潮流到来前进入了这个领域，赶上了信息革命的这份红利。

Part2：小猴子程序“猿”与森林之王“攻城狮”

既然最新的编程技术并不能让我们成为现在那些看似牛×闪闪的程序员大佬，那么，在信息革命大潮的后半程，究竟该怎么办？
1）擦亮眼睛，抓住下一个行业红利。只要有风来，猪都可以吹上天，何况是程序“猿”呢。
2）从程序“猿”晋升为“攻城狮”。“攻城狮”这个头衔被许多小猴子乱用了，这些小猴子坐在攻城狮的地盘上就以为自己真的是森林之王。真正的攻城狮却有统领一方的能力。
这两种办法，牛×的人肯定走第一条路。我是个普通人，大致和你们差不多，所以我只能先选择第二条路。

Part3：写一份面向数据的Fortran程序

终于回到了Fortran的主题，之前和你们说过我不得不用Fortran的理由。在科学计算中，想要一下子完全脱离Fortran的控制还有些困难。Fortran程序在科学计算领域的遗留问题比较严重，尤其是很多程序是上世纪八九十年代写成的，那时候的程序员，上边也猜测过了，多数没有受过专业的系统的训练。因此遗留下来的许多程序代码，编程习惯都惨不忍睹。
但是，以一名“攻城狮”的态度，不可以容忍你的森林一片混乱。面向数据的编程是面向对象编程的发展。当今信息系统数据量不断提升，计算机完成的无非是一种数据向另一种数据的处理转换，如何处理数据就是算法，算法的性能是我们攻城狮的尖牙利齿。
最近，我刚刚完成一份航天器轨道计算的Fortran程序，在反复的摸索中，总结了一下几条Fortran下面向数据编程的通用做法
1）为每一类数据编写一个module
2）在module下使用type对象对数据结构定义与存储
3）在module下编写操纵type对象的函数过程完成数据处理，例如ADD，GET，SET等方法
4）使用指针pointer，以及allocate，deallocate维护数据存储空间

示例

module TimeSeries
    type :: tandx_t
        integer(4)  :: num      ! number of valid data
        integer(4)  :: aLen     ! length of allocate memory
        real(8),dimension(:,:),pointer  :: arr
    end type

contains
subroutine  TS_initial(self)
    implicit none
    type(tandx_t)  :: self    
    self%num=0    
    self%aLen=0    
    nullify(self%arr)
end subroutine

subroutine  TS_destroy(self)
    implicit none
    type(tandx_t)  :: self    
    if(associated(self%arr))  deallocate(self%arr)
    self%num=0
    self%aLen=0
end subroutine

subroutine TS_reallocate(self, aLen)
    implicit none
    type(tandx_t)         :: self
    integer(4),intent(in) :: aLen
    integer(4) :: isa
    
    if(associated(self%arr))  deallocate(self%arr)
    if(aLen<1)  call exit(-1)
    allocate(self%arr(aLen,2), stat=isa)
    if(isa/=0)  call exit(-1)
    self%arr=0d0
    self%num=0
    self%aLen=aLen
end subroutine

subroutine TS_double_allocate(self)
    implicit none
    type(tandx_t)         :: self
    integer(4) :: isa    
    integer(4) :: aLen
    real(8),dimension(:,:),pointer:: tmp
    
    aLen=self%aLen
    allocate(tmp(aLen,2), stat=isa)
    if(isa/=0)  call exit(-1)    
    tmp(:,:)=self%arr(:,:)    
    deallocate(self%arr)
    call TS_reallocate(self, aLen*2)    
    self%arr(1:aLen,:)=tmp(:,:)    
    deallocate(tmp)
end subroutine

subroutine TS_add(self, tk, xk)
    implicit none
    type(tandx_t)       :: self    
    real(8), intent(in) :: tk
    real(8), intent(in) :: xk
    
    self%num=self%num+1
    if(self%num>self%aLen) call TS_double_allocate(self)
    self%arr(self%num,:)=(/tk,xk/)    
end subroutine    

subroutine TS_print(self, un)
    implicit none
    type(tandx_t)          :: self    
    integer(4), intent(in) :: un    ! unit of opened file
    integer(4) :: k
    
    do k=1,self%num
        write(un,'(F10.1,F10.3)') self%arr(k,1:2)
    end do    
end subroutine    
end module

先写这些吧，晚安