Fortran 2008 - CLASS(*) 的用户定义 I/O 过程

Question

我正在尝试创建一个类型，它可以作为任意其他类型的包装器，因此我可以创建一个异构数组，正如 Heterogeneous array of Fortran classes 和 Creating heterogeneous arrays in Fortran 中所建议的那样。

所以，我尝试这样实现它：

module m
implicit none

type :: container
    class(*), pointer, public :: item
end type container
end module m

program mwe 
use m

implicit none

type(container) :: cont
integer, target :: i

i = 5 
cont = container(i)

write(*,*) cont%item

end program mwe 

现在我遇到了错误

test4.f90(20): error #5513: A polymorphic I/O list item requires a user-defined derived-type input/output procedure.
    write(*,*) cont%item
----^
compilation aborted for test4.f90 (code 1)

所以我尝试这样实现 I/O：

module m
    implicit none

    type :: container
        class(*), pointer, public :: item
    contains
        procedure :: write_sample => write_container_sample_impl
        procedure :: read_sample  => read_container_sample_impl

        generic   :: write(unformatted) => write_sample
        generic   :: read(unformatted) => read_sample
    end type container

contains

    subroutine write_container_sample_impl(this, unit, iostat, iomsg)
        class(container), intent(in)    :: this
        integer, intent(in)         :: unit
        integer, intent(out)        :: iostat
        character(*), intent(inout) :: iomsg

        write(unit, iostat=iostat, iomsg=iomsg) this%item
    end subroutine write_container_sample_impl

    subroutine read_container_sample_impl(this, unit, iostat, iomsg)
        class(container), intent(inout) :: this
        integer, intent(in)         :: unit
        integer, intent(out)        :: iostat
        character(*), intent(inout) :: iomsg

        read(unit, iostat=iostat, iomsg=iomsg) this%item
    end subroutine read_container_sample_impl

end module m

program mwe 
    use m

    implicit none

    type(container) :: cont
    integer, target :: i

    i = 5 
    cont = container(i)

    write(*,*) cont%item

end program mwe 

但即使在我的新方法中也会出现同样的错误：

test4.f90(22): error #5513: A polymorphic I/O list item requires a user-defined derived-type input/output procedure.
        write(unit, iostat=iostat, iomsg=iomsg) this%item
--------^
test4.f90(31): error #5513: A polymorphic I/O list item requires a user-defined derived-type input/output procedure.
        read(unit, iostat=iostat, iomsg=iomsg) this%item
--------^
test4.f90(47): error #5513: A polymorphic I/O list item requires a user-defined derived-type input/output procedure.
    write(*,*) cont%item
----^

---

所以，我有两个问题：

1. 应该如何正确实现？
2. 将 item 变量声明为指针还是可分配变量更好/更容易？

Answer 1

处理无限多态实体要求很高。

为容器类型添加定义的输入/输出过程并不能解决您的问题，因为问题不在于容器本身。相反，它是容器的组件，它是多态的并且需要定义的 I/O 过程。

不幸的是，由于该组件是无限多态的，因此无法定义这样的过程。¹

此外，您为容器类型定义的 I/O 过程实际上不会被使用。您只为未格式化的输入和输出定义了过程，但 write(*,*) 是（列表导向的）格式化输出。

至于如何解决这个问题：在某些时候你必须决定你的无限多态实体是什么。使用无限多态实体很棘手的部分原因是内在类型和派生类型不能被同等对待。与您之前的问题一样，如果您可以使用class(something_not_star) 而不是class(*)，您会发现生活更轻松。

就目前的情况而言，select type 可能是你最大的希望。

---

¹定义的 I/O 过程可能只存在于派生类型。

Answer 2

我实现类似的方式是这样的

module container_mod

implicit none
private
!Public access vars
public :: container

type container !< Unlimited polymorphic container class 
    private !contents are only accessible trough the methods, no direct access is allowed
    class(*), pointer :: value => null() !< value stored in container
contains
procedure :: getContent     !< returns stored content (pointer)
procedure :: storeContent   !< stores the provided values (sourced allocation)
procedure :: printContainer !< prints container contents (only primitive types implemented)
end type container

interface container
    procedure constructor !< construct/initialize a container
end interface

程序是这样定义的

function getContent(this)
class(container), intent(in) :: this
class(*), pointer :: getContent
getContent => this%value
end function getContent

subroutine storeContent(this,to_store)
class(container), intent(inout) :: this
class(*), intent(in) :: to_store
allocate(this%value, source=to_store)
end subroutine storeContent

subroutine printContainer(this)
class(container), intent(in) :: this
select type(v => this%value)
type is (integer)
    print *, v
type is (character(*))
    print *, v(1:1)
type is (real)
    print *, v
    class default
    print*, "[printContainer]: don't know how to print this value, ignoring"
end select
end subroutine printContainer

function constructor(to_store)
class(container), pointer :: constructor
class(*), intent(in) :: to_store
allocate(constructor)
allocate(constructor%value, source=to_store)
end function constructor

查看this repository，因为它实现了一个容器类并在抽象异构数组中使用它。

一旦你检索到数组的内容，恐怕就没有办法绕过类型保护了，那就是 Fortran 适合你。如果您确实找到了方法，请告诉我。