FAQ 之 common,Module共享数据的优缺点
2015-01-23 21:30:52   来源：Fcode研讨团队   评论：4 点击：

在较老的 FORTRAN 代码中，经常看到 common 语句。（它的官方名字叫 公共区，而不叫全局变量）

然而，这个历史上的语句却具有非常多的缺陷：
1. 它只说明变量具有在公共区的属性，并不说明变量的类型和精度。
2. 公共区采用内存字节一一对应，而不是采用变量名称一一对应。这极易发生错误，且难以排查和调试。

因此，我们强烈建议，在新书写的代码里，避免使用 COMMON 语句，而使用 Module 语句代替它。

一. COMMON 的弊病

下面我们来看一个例子，如下代码：
我们看到，主程序中书写了 common 语句，其中有两个变量 a 和 b。但由于 common 并不说明变量的类型和精度，因此我们需要单独定义它们，使用语句： integer a , b

如果没有显式定义，也没有 Implicit None 语句，那么按照 IN 规则，以 a b 开头的变量，为 real 类型（我们同样强烈建议您书写 Implicit None，而不要省略它）

我们分别在4个子程序中使用了 common 公共区的数据。但只有 SubOK 中是正确的，它必须具有相同的变量顺序，变量类型，变量精度（Kind值）。

在 SubOrder 中，a 和 b 的顺序写反了。这就导致值也不正确了。

而在 SubType 中，a 和 b 被定义成了 real 类型。这样的结果更糟糕，完全面目全非。

即便是 Integer 类型，Kind值不同，也会影响 common 的正确对应。如 SubKind 函数中的演示。

同时，common 公共区的变量，需要在每一个使用它的函数内重新定义，且必须保证对应变量的顺序、精度、大小、长度等完全一致。稍有差别就会出现对应“错位”

因此，在实际工作中，common 的使用，加上没有 Implicit None 而出现的 IN 规则，若干变量未定义，或变量的精度不确定。就非常容易发生错误。

二. Module 共享数据的方便、可靠

Module 是 Fortran90 引入的一个重要概念。关于它的内容比较多，在此仅简单介绍它的一小部分内容（用于数据的共享）。

一个 Module 是一个代码单元，与主程序，外部子（例行）程序或函数是差不多的“等级”。但它的功能更强大，也更便捷。

在 Module 中，我们可以定义若干变量（含数组、type、可分配数组等） 。这些变量会存储在一个特定的空间内，而被所有 use 了该模块的程序单元直接使用。而且这种使用，是按照变量的名称而对应的，而非变量的内存字节顺序。

同时，use 了该模块的程序单元，也继承了这些变量的类型、精度、大小、长度等属性，而不必（也不能）重新定义。

在这段代码中，我们书写了一个 Module，名叫 modname。其中包含两个变量 a b，并含有初值 1 和 2

save 属性表明这些变量会被保存起来，以便在不同的程序单元间保持同样的值。
（虽然语法未明确指出，但所有的编译器都默许 Module 中的变量具有 save 属性，因此，很多时候 save 也可以忽略不写）

在主程序和子程序 Sub 中，我们的 use modname 语句，表示这两个程序单元都使用了 modname 这个模块。

由于使用了这个模块，在主程序和 sub 中，可以直接访问 a b 两个变量，而无需（也不能）再次声明他们。

在主程序里，我们的 a b 输出顺序颠倒了。但可以看到，输出的结果是符合我们预期的。

同时，在主程序中改变 a b 的值，同样会影响 sub 子程序中对应的 a b 的值。实现了数据的共享。

由于 Module 内变量的方便使用、共享，同时根据名称来对应也不容易出错。无需再次声明也不会出现精度变量的不一致。综合这些优点，Module 可完全替代，更应该替代 COMMON。

除此之外，Module 还可以封装若干子程序（或函数），对变量设置私有（private）或保护（Protect）属性，对具有特殊用途的变量进行权限的分级。

如果读者有兴趣，可以从较新的教材（书名里的 Fortran 为小写字母）里找到更多的 Module 的介绍，您会发现，Module 是一个广阔神奇的新世界。