05-Fortran基础--Fortran文件操作

0 引言
1 文件操作有关的关键字介绍
- 1.1 打开文件（OPEN）
- 1.2 文件关闭（CLOSE）
- 1.3 文件查询（INQUIRE）
- 1.3 文件读写（read/write）
- 1.4 文件操作符（BACKSPACE/DELETE/FIND/REWIND/FLUSH）
2 结语

0 引言

利用fortran进行文件的常见操作包括文件读写、文件打开、文件关闭和一些文件有关的关键字。

1 文件操作有关的关键字介绍

1.1 打开文件（OPEN）

在Fortran中，使用open语句可以打开一个文件，以便进行读取、写入或修改操作。这个语句的一般形式如下：

open(unit=unit_number, file=file_name, status=status_specifier, action=action_specifier, &
     access=access_specifier, iostat=iostat_variable, [other_options])

其中：

unit_number 是一个整数变量，用来标识文件。
file_name 是一个字符串，表示要打开的文件的路径和名称。
status_specifier 指定文件的状态，可以是’old’（打开一个已存在的文件）、‘new’（创建一个新文件）、‘replace’（替换一个已存在的文件）或’unknown’（如果文件不存在则创建一个新文件）。
action_specifier 指定文件的操作，可以是’read’（读取文件）、‘write’（写入文件）、‘readwrite’（读写文件）或 ‘scratch’（临时文件）。
access_specifier 指定文件的访问权限，可以是 ‘sequential’（顺序访问）或 ‘direct’（直接访问）。
iostat_variable 是一个整数变量，用来存储输入/输出操作的状态码。如果省略，可以使用iostat选项来获取状态码。
[other_options] 包括其他选项，如form（指定文件格式）、action（指定文件操作）等。

下面是一个简单的例子，演示了如何使用open语句来打开一个文件以供写入：

program open_example
  implicit none
  integer :: unit_number, i
  character(len=50) :: file_name

  ! 定义文件名和文件单元号
  file_name = 'data.txt'
  unit_number = 10

  ! 打开文件以供写入
  open(unit=unit_number, file=file_name, status='unknown', action='write')

  ! 写入数据到文件
  do i = 1, 10
     write(unit_number, '(I2)') i
  end do

  ! 关闭文件
  close(unit_number)

end program open_example

执行之后会生成一个文件，文件内容如下：

这个例子中，程序打开一个名为’data.txt’的文件以供写入，然后写入数字1到10到文件中，最后关闭文件。

1.2 文件关闭（CLOSE）

在Fortran中，使用close语句可以关闭已经打开的文件。关闭文件后，将释放与该文件相关联的系统资源，并确保文件的内容被正确写入磁盘。close语句的一般形式如下：

close(unit=unit_number, iostat=iostat_variable, [other_options])

其中：
unit_number 是一个整数变量，表示要关闭的文件的单元号。
iostat_variable 是一个整数变量，用来存储输入/输出操作的状态码。如果省略，可以使用iostat选项来获取状态码。
[other_options] 包括其他选项，如status（指定关闭文件的行为）等。

下面是一个示例，演示了如何使用close语句关闭一个已经打开的文件：

program close_example
  implicit none
  integer :: unit_number, i
  character(len=50) :: file_name

  ! 定义文件名和文件单元号
  file_name = 'data.txt'
  unit_number = 10

  ! 打开文件以供写入
  open(unit=unit_number, file=file_name, status='unknown', action='write')

  ! 写入数据到文件
  do i = 1, 10
     write(unit_number, '(I2)') i
  end do

  ! 关闭文件
  close(unit_number)

end program close_example

在这个例子中，文件"data.txt"被打开并写入数据后，通过close语句关闭了文件。

1.3 文件查询（INQUIRE）

在Fortran中，可以使用inquire语句来查询文件的属性，比如文件是否存在、文件大小等信息。inquire语句的一般形式如下：

inquire([inquire_spec], [iostat=iostat_variable], [other_options])

其中：
inquire_spec 是一个可选的查询说明符，用于指定要查询的属性。可以是file（文件名）、unit（文件单元号）或 iostat（指定输入/输出操作的状态码）。
iostat_variable 是一个整数变量，用来存储输入/输出操作的状态码。如果省略，可以使用iostat选项来获取状态码。
[other_options] 包括其他选项，如exist（文件是否存在）、opened（文件是否已打开）等。

下面是一个示例，演示了如何使用inquire语句查询文件是否存在：

program inquire_example
  implicit none
  character(len=50) :: file_name
  logical :: file_exists

  ! 定义文件名
  file_name = 'data.txt'

  ! 查询文件是否存在
  inquire(file=file_name, exist=file_exists)
  
  ! 查询文件是否打开
  !inquire(file=file_name, opened=file_opened)

  ! 输出结果
  if (file_exists) then
     print*, '文件存在'
  else
     print*, '文件不存在'
  end if

end program inquire_example

在这个例子中，程序使用inquire语句查询名为’data.txt’的文件是否存在，并根据查询结果输出相应的消息。

1.3 文件读写（read/write）

在Fortran中，文件的读取和写入操作通常使用read和write语句来完成。下面是它们的详细介绍以及示例：

1.3.1 读取文件 (read)

read(unit_number, [format], [iostat=iostat_variable], [other_options]) [input_list]

unit_number：整数变量，表示要读取数据的文件单元号。
format：可选参数，用于指定输入数据的格式。可以是一个格式化的I/O描述符，例如’(I5)'表示读取一个5位整数。
iostat_variable：可选参数，整数变量，用于存储读取操作的状态码。
[other_options]：其他选项，如err（指定错误处理）等。
[input_list]：读取数据的变量列表，根据format指定的格式进行解析。

示例：

program read_example
  implicit none
  integer :: unit_number, data
  integer :: iostat_var

  ! 打开文件
  unit_number = 10
  open(unit=unit_number, file='data.txt', status='old', action='read')

  ! 从文件读取数据
  read(unit_number, *) data

  ! 输出读取的数据
  print*, '读取的数据：', data

  ! 关闭文件
  close(unit_number)

end program read_example

1.3.2 写入文件 (write)

write(unit_number, [format], [iostat=iostat_variable], [other_options]) [output_list]

unit_number：整数变量，表示要写入数据的文件单元号。
format：可选参数，用于指定输出数据的格式。
iostat_variable：可选参数，整数变量，用于存储写入操作的状态码。
[other_options]：其他选项，如err（指定错误处理）等。
[output_list]：待写入数据的变量列表。

示例：

program write_example
  implicit none
  integer :: unit_number, data
  integer :: iostat_var

  ! 准备要写入的数据
  data = 123

  ! 打开文件
  unit_number = 10
  open(unit=unit_number, file='output.txt', status='replace', action='write')

  ! 将数据写入文件
  write(unit_number, *) data

  ! 关闭文件
  close(unit_number)

end program write_example

以上示例演示了如何使用read和write语句读取和写入文件数据。在实际使用中，可以根据需要指定格式化的输入/输出描述符，以便正确解析和生成文件数据。

1.4 文件操作符（BACKSPACE/DELETE/FIND/REWIND/FLUSH）

在Fortran中，BACKSPACE、DELETE、FIND和REWIND是文件操作的关键字，用于对已打开的文件进行定位和控制。下面是它们的使用方法：

1.4.1 BACKSPACE常用：将文件定位到上一个记录的开头。

BACKSPACE(unit_number)

示例：

BACKSPACE(10)

这将把文件单位号为 10 的文件定位到上一个记录的开头，也就是返回一行。

1.4.2 DELETE会用：删除文件。

DELETE(file_name)

示例：

DELETE('data.txt')

这将删除名为 “data.txt” 的文件。

1.4.3 FIND不常用：在直接访问文件中搜索记录。

FIND(unit_number, value, iostat=iostat_var)

示例：

FIND(20, 'search_value', iostat=iostat_var)

这将在文件单位号为 20 的直接访问文件中搜索记录，并将结果存储在 iostat_var 中。

1.4.4 REWIND常用：将文件定位到开头。

REWIND(unit_number)

示例：

REWIND(30)

这将把文件单位号为 30 的文件定位到开头。

1.4.5 FLUSH不常用：将文件的缓冲区内容刷新到磁盘，确保数据被写入文件而不是仅停留在内存中。

FLUSH(unit_number)

1.4.6 REWRITE不常用：用新的数据替换文件中的现有数据。

REWRITE(unit_number)
REWRITE(20)

这将重写文件单位号为 20 的文件，将其内容替换为程序中提供的新数据。

2 结语

这些操作关键字允许在 Fortran 程序中对文件进行更灵活的操作，从而实现更复杂的文件处理需求。