是否可以在 Fortran IF 语句中使用向量参数而不是标量参数

Question

如果可能的话，我不想使用三个连续的标量 IF 语句，而是使用一个带有向量参数的 IF 语句。我不知道怎么办。

想要这个的原因是为了测试它的速度。我的代码可以运行几天调用此部分数十亿次。即使是一点点加速也会产生很大的不同。

以下是用于虚拟场景的包含三个 IF 语句的工作代码。

program main

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!               Define variables
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real, dimension(10,3)         :: r                              ! 10 atoms     each with x,y,z coordinates
real, dimension(3)            :: rij                            ! x,y,z vector of difference between two atoms
real                          :: Box_Length                     ! length of simulation box
real                          :: time, timer_start, timer_end   
integer                       :: timer

!=======================================================
!                   Begin Program body
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Box_Length = 1.0    ! based on a box of length = 1 since coords are randomly generated between 0 and 1

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! Generate random atom coordinates
!=================================

r = 0.0
CALL RANDOM_NUMBER (r) 

!=================================
!         Begin algorithm
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call cpu_time(timer_start)

do timer = 1,30000

do i = 1,size(r)

    do j = 1, size(r)

        if(i == j) cycle

        rij(:) = abs(r(i,:) - r(j,:))

        !==============================
        ! Apply mirror image convention
        !==============================
        if(rij(1) > Box_Length - rij(1) ) rij(1) = rij(1) - Box_Length 
        if(rij(2) > Box_Length - rij(2) ) rij(2) = rij(2) - Box_Length 
        if(rij(3) > Box_Length - rij(3) ) rij(3) = rij(3) - Box_Length

        !*******************************************************************************
        !   Question: Can I make it into a single if statement i.e.                    *
        !                                                                              *
        ! if(rij(:) > Box_Length(:) - rij(:) ) rij(:) = rij(:) - Box_Length(:)         *
        !                                                                              *
        ! Where Box_Length is now a vector and only the coordinate that triggers      *
        ! the if statement is modified. Meaning that if { rij(2) >  Box_Length - rij(2) } *
        ! only rij(2) is modified, not all three.                                      *
        ! I have tried making Box_Length a vector, but that failed.                    *
        !*******************************************************************************

        ! insert rest of algorithm

    enddo ! j-loop

enddo  ! i loop

enddo   ! timer loop

call cpu_time(timer_end)

time = timer_end - timer_start

print*, 'Time taken was: ', time

end program main

感谢您帮助将其转换为矢量化 IF 语句。另外，我在列向量和行向量之间来回翻转。目前列向量对我来说工作得更快。这不是关于列向量与行向量的问题。我自己计时并使用更快的方法。我根本无法获得一个有效的矢量方法来尝试计时。

Answer 1

"if(rij(:) > Box_Length(:) - rij(:) ) rij(:) = rij(:) - Box_Length(:)"

可以

where (rij > Box_Length - rij) rij = rij - Box_Length

并不是说它不会比显式 DO 循环更快，它只是一种更短的编写方式。它甚至可以使其变慢，因为可能会使用临时数组，或者编译器可能很难对其进行矢量化 - 在 SIMD 矢量化意义上。

我建议不要使用单词 "vectorization" 来谈论 Fortran 中的 shorthand 数组表示法。在 Fortran 中，矢量化通常意味着使用 SIMD CPU 指令。编译器调用该矢量化。您的矢量化概念来自 Python 但未在 Fortran 中使用，这会误导其他读者。

另请阅读 https://software.intel.com/en-us/blogs/2008/03/31/doctor-it-hurts-when-i-do-this 以了解为什么您应该只使用 rij 而不是 rij(:)。

TLDR：可以将它写在一行中，但在 Fortran 数组符号中并不是使程序更快的方法。往往适得其反。

是否可以在 Fortran IF 语句中使用向量参数而不是标量参数

Is it possible to use vector arguments in Fortran IF statements rather than scalar arguments

fortran

fortran90