Fortran 函数返回未分配的数组导致分段错误

Question

我正在为一些 MPI 分散/收集例程使用一些现代 Fortran 包装器。我试图有一个包装器接口，它在输入上只有一个数组，并在输出上返回 MPI 操作的结果，对于几个派生类型，做这样的事情：

type(mytype), allocatable :: chunk(:),whole(:)

! [...] chunk descends from previous parts of the code

! Get global array
whole = gatherv(array=chunk,receiver_node=cpuid)

我正在使用返回 allocatable 数组的函数来执行此操作。但是，每当我返回未分配的结果时，gcc 6.2.0 和 gcc 7.1.0 都会出现分段错误。

我需要未分配结果的原因是有时我只需要在指定的 CPU 上收集整个数组，所以我不想在所有其他节点上浪费内存：接收节点返回一个分配的数组数据和所有其他节点接收到一个空且已释放的数组。

这是重现问题的示例代码：

program test_allocatable_fun
    implicit none

    integer, allocatable :: my_array(:)
    integer :: n

    n = 3; my_array = unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)
    n =-3; my_array = unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)
    n = 5; my_array = unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)
    n = 0; my_array = unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)

    return


    contains

    function unallocated_array(n) result(array)
        integer, intent(in) :: n
        integer, allocatable :: array(:)
        integer :: j
        if (n>0) then
            allocate(array(n))
            array(:) = [(j,j=1,n)]
        else
            if (allocated(array)) deallocate(array)
        end if
    end function unallocated_array

end program test_allocatable_fun

分段错误发生在赋值行，即：

my_array = unallocated_array(n)

你们之前有没有遇到过同样的问题？或者，我是否违反了标准中的任何内容？我不明白为什么应该强制返回可分配数组的函数分配返回值。是不是和在子程序中有一个intent(out) 虚拟变量一样？

Answer 1

函数结果与具有intent(out) 属性的虚拟参数不同。此处的显着不同之处在于，必须始终在函数执行终止时定义非指针函数结果。 Fortran 2008 12.6.2.2 p4 涵盖了这一点。

对于一个可分配的函数结果（任何对象）被定义是必要的，但不是充分的。

在某种程度上，您可以将其视为始终引用函数结果的方式（否则不会执行该函数）。未定义的实际参数也可能不会被引用，但这种引用不会是“自动的”。

如 cmets 中所述，函数结果可以分配为大小为零的数组。零大小的数组总是具有定义的值。

您可以在this other question 中看到零大小数组和未分配数组的一些比较。

Answer 2

我怀疑主程序中的任何可分配数组都包含全局数据。我通常将这些变量放在一个模块中。这样，这个变量就不需要被传递，并且可以在主程序、子程序和/或函数中分配和释放。

由于数组是唯一的返回值，我把它改成了一个子程序。这对你有什么作用？附言'implicit none' 应该出现在每个模块、程序、函数和子程序中。

module fun
   implicit none
   integer, allocatable :: my_array(:)
end module fun

program test_allocatable_fun
   use fun
   implicit none

   integer :: n

   n = 3; call unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)
   n =-3; call unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)
   n = 5; call unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)
   n = 0; call unallocated_array(n); print *, 'n=',n,' allocated(array)=',allocated(my_array)

   return

   contains

subroutine unallocated_array(n)

    use fun
    implicit none

    integer, intent(in) :: n
    integer :: j
    if (n>0) then
        allocate(my_array(n))
        my_array(:) = [(j,j=1,n)]
    else
        if (allocated(my_array)) deallocate(my_array)
    end if
end subroutine unallocated_array

end program test_allocatable_fun