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Fortran之常见错误FAQ
2016-05-04 23:55:44   来源:   评论:0 点击:

本文从编译错误,链接错误,运行时错误,计算结果错误等四个方面介绍了常见的错误及解决思路。适合初学者阅读。

首先应该明确:错误有哪几种?我们当前遇到的是何种错误

阐述这些问题前,我们先讨论一下常规的应用程序开发的过程:

1>>编写代码,使用一个或多个源代码文件。
2>>对第一步的每一个源代码文件执行编译操作。得到一个或若干个目标代码。
3>>将目标代码,运行时库(Run-time Library)和其他使用到的函数库链接起来。得到一个可执行文件(EXE 或其他)
4>>编写程序的说明书,必要的(输入)数据文件
5>>将上述得到的结果发布给用户。(发布的方式可以是刻录成光盘,销售,放在网站上供别人下载,或者其他)
6>>用户得到程序后,运行,输入数据,得到计算结果。


对于很多 Fortran 程序员来说,可能用户就是自己,也可能仅仅是自己教研室的同事同学。所以第4,5,6步骤很多时候不明显。而如果使用集成开发环境(IDE)进行开发,第1,2,3步骤又可以一键完成。因此,很多初学者就认为,写程序就是:输入代码,运行,得到结果。这样的理解太狭义。

不管我们面对什么使用者来写代码,程序开发应该是上述的过程。我们的编译器,编译环境,也是为这个过程而设计的。

于是,我们将错误分为四种:
一. 编译错误(发生在第2步)
    编译错误,一般是源代码书写格式不正确,不符合语法要求。
二. 链接错误(发生在第3步)
    链接错误,一般是源代码结构不完整,运行时库或函数库使用不合理。
三. 运行时错误(发生在第6步)
    运行时错误,一般是执行代码时,遇到了事先未料及的错误。比如内存不足了,磁盘空间不够了,输入文件格式不对了,输出文件写入失败了等等。
四. 计算结果不符合预期(程序代码不规范,或不符合你的设想)
    计算结果不符合预期,可能性就很多了。语法与你的想法不一致,超出函数库的适用范围,执行流程控制不当等等。

这四种错误,其排查难度依次增大。也就是,编译错误最容易排查和修改,而计算结果不正确,最让人头疼。

不管是阅读本文,还是在网络上求助,抑或是与其他程序员交流。首先一定要弄清楚,自己遇到的,是哪一种错误。如你使用的是 IDE 方式开发,具体不知道是第一种还是第二种错误,应该尝试手动编译代码,手动链接程序,看错误发生在哪一步。使用一键 Build 可能会让初学者搞不清楚。

对于前三种错误,一定要找到错误提示,这对于你解决问题至关重要!

另外需要说明的是,对于同样的错误,不同的编译器给出的提示可能也是不一样的。下面都以Compaq Visual Fortran 和 Intel Visual Fortran 举例。其他编译器提示应该类似。

一. 编译错误

编译错误经常让初学者感到恐怖,因为动辄几十几百乃至上千个错误。然而实际上,错误可能并没有那么多。这是因为编译器对代码进行构析,遇到错误后,会严重影响接下来的分析,导致将本来正确的写法认为是错误。

所以,对于编译错误,一定先解决第一个。然后重新编译,然后再解决新的第一个。直到顺利编译为止。

编译错误,在 IDE 环境下一般可通过双击切换到错误所在行。在命令行下也会显示错误所在的行数。

Q0001:【CVF】Severe: Invalid argument , Error executing df.exe
编译错误提示类似于:
f90: Severe: Invalid argument
... file is 'C:\?D??\fcode.f90'
Error executing df.exe
原因:这是由于 Compaq Visual Fortran 不支持中文路径下的源代码文件。源代码文件名作为参数(argument)传递给编译器(df.exe)被认为是非法的(Invalid 因为含有中文)。
解决:将源代码文件放入英文路径下重新编译。

Q0002:【CVF / IVF 】Error spawning df.exe 或 The Fortran compiler (ifort.exe) cannot be found.
原因:这多半是由于编译器安装不合适造成的,或者安装时未设置合理的环境变量。执行编译器( df.exe 或 ifort.exe ) 失败或根本找不到。
解决:重新安装编译器(win7/win8 下请不要使用 CVF),注意安装时如选择是否设置环境变量,选Yes。

Q0003:【CVF / IVF 】Unrecognized token '?' skipped
原因:代码中出现了编译器无法识别的字符。
解决:首先检查自己的源代码文件是否为 ANSI 编码,而不是Unicode编码或其他。然后检查错误行,是否存在特殊字符?包括除字符串常量和注释行之外的中文。尤其注意括号,逗号,冒号是否是半角? 

Q0004:【CVF / IVF 】Syntax error
原因:语法错误
解决:语法错误的可能性很多,但凡违反语法规定的写法,都可能出这个错误。认真检查错误行,某些编译器可能会给出更详细的错误提示,翻译一下会更便于查找错误。

Q0005:【CVF / IVF 】Unbalanced parentheses
原因:括号不成对出现,例如 a(3))
解决:检查错误行的括号,确保成对出现。

Q0006:【CVF / IVF 】An unterminated block exists.
原因:If 或 Do 等区块没有结束。
解决:检查 If 是否有 EndIf 对应,Do 是否有 End Do 对应

Q0007:【CVF / IVF 】A specification statement cannot appear in the executable section.
原因:声明语句出现在了执行语句中
解决:所有声明语句必须在所有执行语句前面,即先声明所有变量,然后才有执行语句。调整这些语句的顺序既可。

Q0008:【CVF / IVF 】The type of the actual argument differs from the type of the dummy argument. [SOME].
原因:SOME作为实参,它的的类型与对应的虚参不一致
解决:我们建议所有实参与对应的虚参具有相同的类型,精度,大小和数组上下限。检查一下被提示的变量,其类型精度是否与虚参一致?尤其是没有使用 Implicit None 的程序单元,默认 IN 规则情况下,容易发生类型不一致。

Q0009:【CVF / IVF 】 Cannot open include file '文件名.inc'
原因:文件名.inc 做为被包含文件,无法打开
解决:
1.检查是否存在 文件名.inc; 
2.检查 文件名.inc 是否在你的工程目录(文件夹);
3.检查该文件是否被隐藏了扩展名,有时候我们看起来是 文件名.inc ,其实是 文件名.inc.txt,我建议取消隐藏扩展名设置。方法是 打开我的电脑,工具,文件夹选项,查看,取消“隐藏已知文件扩展名”
4.检查该文件是否是 ANSI 编码,用记事本打开,文件另存为时既可查看编码,请确保是 ANSI 的,而不是 unicode,utf-8 等;

Q0010:【CVF / IVF 】 Recommended relationship between field width 'W' and the number of fractional digits 'D' in this edit descriptor is 'W>=D+3'
原因:浮点数格式输出符中,W < D+3。
解决:由于浮点数输出时,需输出至少一位整数,一个小数点,(可能的)一个负号。所以,建议宽度 W 大于小数点后的 D + 3。比如 3.1415,格式为 F6.4,6只比4大2,如果遇到负数,就会无法输出负号。造成 ****** 出现。
注意,这只是一个警告,如果你确定不会有负数,则可以无需干涉。

同理,对于科学计数法,会有 W>=D+7 的要求。比如 3.1415E+35,格式为 ES10.4,10只比4大6,遇到负号无法输出。

Q0011:【CVF / IVF 】 The statement label ?? is referenced but not defined in this scope.
原因:某语句标号的语句被使用了,但没有定义。比如 goto 100,但没有 100 这句标号的语句。
解决:补齐语句标号语句,或者取消对该标号语句的使用。

二. 链接错误

Q1001: unresolved external symbol _SOME  / 无法解析的外部符号 _SOME,该符号在函数 _MAIN__ 中被引用
原因:找不到某些函数或子程序。如果这些函数或子程序在函数库中,没有正确被使用。如果 SOME 是数组,可能没有定义为数组,而被编译器误认为是函数。
解决:找到这个函数并添加到工程内,或正确设置函数库并使用,或定义该数组。

Q1002: unresolved external symbol _MAIN__ / 无法解析的外部符号 _MAIN__,该符号在函数 _main 中被引用
原因:找不到主程序。
解决:补充主程序。

Q1003:unresolved external symbol _WinMain@16 / 无法解析的外部符号 _WinMain@16__,该符号在函数 _main 中被引用
原因:找不到 WinMain 主程序。WinMain 是 WinGUI 界面工程所需的函数。
解决:如果你不是刻意的开发windows界面程序,请重新选择 console 工程类型。否则,请补充 WinMain 函数。

Q1004: _MAIN__ already defined in main.obj / _MAIN__ 已经在 main.obj 中定义
原因:MAIN 函数已经在 main.obj 文件中定义过。即,有多个文件中书写了相同名称的函数或主函数。
解决:删除多余的同名函数,或者检查是否重复添加了相同的文件在工程中。

三. 运行时错误

请注意,某些编译器编译后的程序,在发生运行时错误时,会弹出VC++ Runtime Library 的警告框。这是因为这些编译器的 Runtime Library 部分使用了 VC++ 的运行时库。对于这个警告框,基本上得不到有用的信息


某些编译器编译后的程序,在发生运行时错误时,会弹出VC++ Runtime Library 的警告框。这是因为这些编译器的 Runtime Library 部分使用了 VC++ 的运行时库。对于这个警告框,基本上得不到有用的信息。我们应该查看黑色 console 窗口上的错误提示

另外,几乎没有程序员可以保证自己的程序一定没有运行时错误。因为运行时错误可能发生在某些特定的情况之下,而不一定是每次都会发生的。

例如:一个程序大多数时候跑得没有问题,突然有一天遇到内存占用很大,一块数组申请失败;或者忽然有一天,用户的磁盘满了;再或者,用户把一个具有只读属性的文件指定为输出文件;还有杀毒软件的一些拦截行为也可能导致某些操作意外失败。就计算程序来看,程序可能认为某个曲线是单调的,或者光滑可导的,某个数组的数据一点是大于 0 的,某个方程一定是有解的,但实际上用户输入的算例并不一定满足这些条件。

因为用户运行程序,是在未知的计算机环境,未知的算例进行的。因此,很多意外的运行时错误我们很难预料。即便是非常商业化的程序,如 QQ,迅雷,Internet Explorer,Visual Studio,甚至我们使用的编译器自身,出现运行时错误意外终止都不是新鲜事。

我们需要做的,恐怕只是尽量的避免运行时错误,使程序在绝大多数情况下可以正常运行计算出结果。此外,不是所有的运行时错误都需要修改代码,有些还需要调整输入文件,或者改变其他运行环境。(当然了,改变代码使得程序能更宽泛的适应多种特殊情况更好)

Q2001: floating invalid / math error / DOMAIN error / Integer divide by zero
原因:这是计算时最容易发生的错误,他表示浮点数错误,数学函数错误(如超出数学函数的定义域,负数开方,分母为零等等)。
解决:对数据进行合理控制,判断是否在定义域内,如每个算例均出现,应进行 Debug 调试。

Q2002: Program Exception - array bounds exceeded / Subscript #1 of the array A has value 101 which is greater than the upper bound of 100
原因:这是数组越界,即,数组引用的元素超出了定义它的范围。比如定义 a(50:100),如引用 a(49) 或 a(101) 则会越界。很多时候,这是循环对数组操作时,没控制好,比如 Do i = 50 , 100 然后引用了 a(i+1),当i=100时,i+1=101,就会越界。Intel Fortran 的数组越界会给出很详细的错误提示,包括具体越界的数组名,定义范围和引用角标。
解决:检查越界数组,根据情况修改代码。

Q2003: End-of-file during read
原因:这是读取文件时遇到了文件的结束。例如,代码要求数据有3行数据,而实际输入文件只有2行。在某些时候,甚至输入文件根本不存在或是空白文件。此外,数据文件缺失某些行某些列也是较大的可能。当然,也可能是循环读取文件时没控制住。比如想读100行,结果写错了,读了1000行。有时候,可能是文件路径错误,导致实际读取了另一个空白的文件。或者文件扩展名被隐藏了,比如读取 a.txt,但实际的文件名却是 a.txt.txt
解决:补足数据文件,或者修改代码使得读取的数据与实际数据文件一致。

Q2004: File not found
原因:这个就简单了,文件找不到。最大的可能是文件名写错了,路径(文件夹)放置不正确。
解决:增加应有的文件,或放置到合适的路径下。

Q2005: Attempt to access non-existent record
原因:一般针对直接读取文件,意思是读写了一个不存在的记录。例如文件只有2个记录,却视图读取第3个。也可能是记录长度的字节数设置不正确,使得应该在第2记录的字节超出了文件的字节。
解决:修改代码或修改文件,使得记录长度与个数相匹配。

Q2006: Insufficient virtual memory
原因:程序试图访问一个受保护或不存在的内存地址。多数为可分配数组,指针等动态内存引发的错误。
解决:确保数组已经经过分配后才访问,确保指针指向可用的内容。

Q2007: Format syntax error at or near x x
原因:在 x x 位置或附近的格式符 x 错误。因为使用了错误的输入输出格式符。
解决:修改源代码中对应的格式符,或输入正确的可识别的格式符。

Q2008: List-directed I/O syntax error
原因:输入数据不正确。例如从文件或字符串中读取整型或浮点数数据,而遇到非数字的符号,比如“abc”
解决:这个问题多数需要修改输入文件。

Q2009: Stack overflow
原因:堆栈溢出。可能性较多:堆栈不够;程序内局部变量太大或太多;递归调用终止失控。
解决:首先尝试改大堆栈,在不同编译器上具体操作不同。VS 下可设置工程属性,如图:

\

命令行下增加链接开关 /STACK:1000000000,1000000000
如果还是不足,可将大的局部数组改为可分配数组。如有递归调用函数,检查其终止条件是否设置合理。

Q2010: Program Exception - access violation
原因:这个问题可能性很多,属于比较麻烦的运行时错误。表示程序尝试读写一个非法的内存地址。常见于可分配数组尚未分配就传入子程序使用,子程序中修改了虚参但对应的实参为常数。等等。
解决:Debug 调试,检查错误所在位置。

Q2011:Formatted I/O to unit open for unformatted transfers / Unformatted I/O to unit open for formatted transfers原因:使用无格式打开的文件,但使用了有格式的输入输出。或反之。
解决:使用匹配的格式打开和输入输出。

Q2012:Sequential-access I/O to unit open for direct access
原因:使用直接读写方式打开的文件,但使用了顺序读取的输入输出。
解决:使用匹配的读写方式打开和输入输出。

Q2013:Input conversion error
原因:输入时,遇到了异常的转换错误。可能是输入中包含非法的字符(比如输入一个整数,遇到了1.7a3),或者输入数据超过了转换数据的范围(比如输入一个32位整数,但输入值超过了 2147483648)。
解决:修改文件,去除非法字符。或使用更长的变量类型容纳大数据。

IVF 的运行时错误官方有专门的文档,大约有700多个。这里无法一一列举。如果你遇到运行时错误,请先尝试翻译它。然后尝试去解决。CVF和其他编译器的运行时错误与这些类似但不完全相同。

四. 计算结果不符合预期

这是最麻烦的错误了。编译器和操作系统已经无法帮助我们来检查和预知错误。需要我们自己进行 Debug 调试,检查计算结果从哪里开始与我们的预期开始不同了。

如果你的代码在其他编译器或其他操作系统上可以正常使用,但更换编译器以后计算结果不正确,也不要觉得奇怪。语法只是规定了一部分规则,还有很多语法中尚未规定的事情,不同编译器的处理就不一样,导致这种结果。这恰恰说明代码还有隐含的错误。

一段严谨的代码,会尽量避免上述情况。我们在书写代码时,也应该如此。不要让代码离开你的计算机就变成一堆垃圾。

如果你遇到了计算结果不符合预期的情况,耐心的检查吧,以下可能会是突破点:
1.检查变量是否全部定义并给定了类型和精度。程序单元都使用了 Implicit None 语句。
2.检查变量是否有尚未初始化就使用的情况?
3.函数调用过程中,是否存在虚参实参的类型差异。
4.变量的 Kind 值在不同编译器上的含义是否有差别?
5.直接读取文件的 RecL 的值在不同编译器上含义是否一致?
6.是否使用了依赖编译器的函数库,在更换系统后同样替代的函数,适用范围是否一样?

最后,强调一下,如果你使用的编译器不是 Compaq / Intel Visual Fortran 系列,他们的错误提示与本文的可能不同。请你首先尝试翻译错误提示,大多数情况错误提示会把问题描述得比较清楚。

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