递归IO占用问题 (Recursive I/O operation)
2014-02-15 21:51:23   来源：Fcode研讨团队   评论：0 点击：

在某些时候，调用者（如主程序）在执行 write 输出语句过程中，调用一个函数。而该函数内部又有屏幕输出时，容易造成递归IO占用问题。（部分编译器产生运行时错误，如 Recursive I/O operation ）

如下代码：

Program www_fcode_cn
  Implicit None
  integer func
  write(*,*) 'result=',func()
End Program www_fcode_cn

Integer Function func()
  write(*,*) '程序内write'
  func = 1
End Function func

第4行代码，输出 'result=' 后，write 屏幕语句尚未结束，再调用 func 函数。
而该函数内部又执行了 write 屏幕输出。

此时，就会发生这种错误。IVF 会出现如下运行时错误：




实际上，绝大多数编译器同样会把 write 语句作为函数来对待。当 write 尚未结束时，再次执行它，就会因被占用而出错。我们可以想象一下，删除一个正在运行的 exe 程序。

这种错误比较隐蔽，很多时候不易被发现。为了避免它，我们应养成良好的习惯，function 内部尽量不使用 write 屏幕输出。如遇错误，可返回错误代码。例如，返回 1 表示成功，返回 0 表示失败等等。再由调用者根据返回值来输出错误信息。

另外，上例也可以用其他方式来避免错误发生。比如先执行 func，得到结果后，存入某变量 i ，再输出 'result=' 和变量 i。

Program www_fcode_cn
  Implicit None
  integer func , i
  i = func()
  write(*,*) 'result=',i
End Program www_fcode_cn

彭国伦的《Fortran95程序设计》一书，第八章例子 ex0829 中，其实存在这个问题，但彭老师考虑到当前话题并不在于输出占用，于是未详细介绍此问题。

其代码如下：

program  ex0829
  implicit none
  integer :: n
  integer, external :: fact
  write(*,*) 'N='
  read(*,*) n
  write(*, "(I2,'! = ',I8)" ) n, fact(n)
  stop
end

recursive integer function fact(n) result(ans)
  implicit none
  integer , intent(in) :: n
  integer, save :: count = 1
  integer :: localcount, temp  ! 局部变量
    
  localcount = count
  count = count+1
  write(6,"(I2,'th enter, n=',I2)") localcount, n

  if ( n < 0 ) then ! 不合理的输入
	ans = -1        ! 随便设定一个值
    write(6,"(I2,'th exit, n=',I2,' ans=',I8)") localcount, n, ans
	return          ! n不合理, 直接return 
  else if ( n <= 1 ) then
    ans = 1          
    write(6,"(I2,'th exit, n=',I2,' ans=',I8)") localcount, n, ans
    return          ! 不用再向下递归了, return 
  end if
  ! 会执行到这, 代表n>1, 从n*(n-1)!来计算n!
  temp = n-1
  ans = n * fact(temp) 
  write(6,"(I2,'th exit, n=',I2,' ans=',I8)") localcount, n, ans
  return
end

第7行代码调用 fact 函数，而该函数内部又有 write 语句。但读者编译这段代码时，却没有发生IO占用错误。
这是因为，在 fact 函数中，所有 write(*,...) 被换成了 write(6,...)，这也正是很多读者对此处的疑问。为何写为 6，而不是 *

在 Visual Fortran 系列编译器上，6 这个通道号，代表着屏幕输出，所以，它能够正常输出。但是，并非所有编译器都是这样规定，各编译器可自行规定10以下的通道号作为保留。例如 Silverfrost Ftn95 编译器，以 -1 作为屏幕输入输出。

PS：笔者建议大家在书写代码时，不要使用10以下的文件通道号。Open 语句等，均使用 10 以上的通道号。

事实上，彭老师是通过函数内使用 6，而主程序使用 * 输出，来避免两者的占用冲突。如果把子程序改为 * 输出，而主程序改为 6 输出，也可同样避免这个错误。但这只能在 Visual Fortran 编译器上可以正常工作。

笔者认为，更合理的方式是，主程序和 fact 函数均使用 * 输出。而将代码第 7 行改为：

i = fact(n)
write(*, "(I2,'! = ',I8)" ) n, i

当然了，最理想的情况，还是避免在 function 函数中使用屏幕输出。