Fortran में Functions और Subroutines: पुन: प्रयोज्य कोड लिखने का तरीका

Fortran में **Functions** और **Subroutines** का उपयोग प्रोग्राम को छोटे, प्रबंधनीय हिस्सों में विभाजित करने के लिए किया जाता है। यह प्रोग्रामिंग को अधिक संगठित और कुशल बनाता है। Functions और Subroutines आपको कोड को पुन: उपयोग करने, जटिल गणनाओं को सरल बनाने, और प्रोग्राम के लॉजिक को स्पष्ट रूप से प्रस्तुत करने में मदद करते हैं। इस अध्याय में, हम Functions और Subroutines को डिक्लेयर करने, कॉल करने, और उनके उपयोग के तरीके सीखेंगे।

Functions क्या हैं?

Fortran में Functions छोटे प्रोग्रामिंग ब्लॉक्स होते हैं, जो किसी विशिष्ट कार्य या गणना को निष्पादित करते हैं और एक मान (value) लौटाते हैं। Functions का उपयोग तब किया जाता है जब आपको एक ही कार्य को कई बार उपयोग करना हो। Functions प्रोग्रामिंग को अधिक संगठित, कुशल और पुन: प्रयोज्य बनाते हैं, जिससे जटिल गणनाएँ और प्रक्रियाएँ आसान हो जाती हैं।

Functions का परिचय:

Functions को प्रोग्राम के भीतर अलग-अलग स्थानों पर बुलाया जा सकता है। जब कोई Function बुलाया जाता है, तो यह विशिष्ट इनपुट मानों के आधार पर एक आउटपुट प्रदान करता है। Fortran में Functions का उपयोग मुख्य रूप से गणितीय और तार्किक गणनाओं को सरल और दोहराने योग्य बनाने के लिए किया जाता है।

Functions की विशेषताएँ:

इनपुट पैरामीटर्स: Functions इनपुट के रूप में एक या अधिक मान लेते हैं।
आउटपुट: Function एक परिणाम (रिटर्न वैल्यू) वापस करता है।
पुन: प्रयोज्य कोड: Functions का उपयोग करके कोड को कई बार बिना दोहराए पुन: उपयोग किया जा सकता है।

1. एक साधारण Function का उदाहरण:

program function_example
    real :: x, result

    ! Function को कॉल करना
    x = 5.0
    result = square(x)
    print *, "5 का वर्ग:", result
end program function_example

! Function डिफ़िनिशन
real function square(a)
    real :: a
    square = a * a
end function square

स्पष्टीकरण:

square नाम का एक Function परिभाषित किया गया है, जो दिए गए इनपुट a का वर्ग (square) लौटाता है।
square को प्रोग्राम के भीतर x = 5.0 के साथ बुलाया गया है, और परिणाम (25.0) प्रिंट किया जाता है।

2. In-line Functions:

In-line Functions का मतलब है कि Function के शरीर को उसी लाइन में लिखा जाता है जहाँ इसका उपयोग किया जाता है। Fortran में इनलाइन Functions का उपयोग सरल गणनाओं के लिए किया जाता है, जहाँ Function को अलग से परिभाषित करने की बजाय उसी स्थान पर गणना की जाती है। यह छोटे और त्वरित कार्यों के लिए उपयोगी होता है, जहाँ Function का उपयोग कई बार किया जाता है।

In-line Function का उदाहरण:

program inline_function_example
    real :: x, result

    ! In-line Function का उपयोग करते हुए
    x = 4.0
    result = (x ** 2 + 2.0 * x + 1.0)  ! गणितीय Function इनलाइन उपयोग किया गया है
    print *, "In-line Function का परिणाम:", result
end program inline_function_example

स्पष्टीकरण:

इस उदाहरण में, गणितीय Function (x ** 2 + 2.0 * x + 1.0) को सीधे उसी स्थान पर लिखा गया है जहाँ गणना की जा रही है। इसे एक बार उपयोग करने के लिए अलग Function लिखने की बजाय इनलाइन लिखा गया है।
यह त्वरित और छोटे कार्यों के लिए उपयोगी होता है, जहाँ Function को बार-बार बुलाने की आवश्यकता नहीं होती है।

3. Functions का उपयोग:

Functions का उपयोग प्रोग्रामिंग में कई प्रकार से किया जाता है:

गणितीय ऑपरेशन्स: Functions गणितीय और वैज्ञानिक गणनाओं को सरल और पुन: प्रयोज्य बनाते हैं।
तार्किक गणना: Functions का उपयोग तार्किक निर्णयों को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है।
पुन: प्रयोज्य कोड: एक बार Function लिखने के बाद, इसे प्रोग्राम में कई बार बुलाया जा सकता है, जिससे कोड को बार-बार लिखने की आवश्यकता नहीं होती है।

Functions के लाभ:

Modularity: Functions कोड को छोटे, स्वतंत्र ब्लॉक्स में विभाजित करते हैं, जिससे प्रोग्राम को समझना और प्रबंधित करना आसान होता है।
पुन: उपयोग (Reusability): एक Function को कई बार और कई स्थानों पर उपयोग किया जा सकता है, जिससे कोड की पुनरावृत्ति कम होती है।
संगठित प्रोग्रामिंग: Functions प्रोग्राम को अधिक संगठित बनाते हैं, क्योंकि आप जटिल कार्यों को छोटे और प्रबंधनीय भागों में विभाजित कर सकते हैं।

Functions Fortran में कोड को बेहतर ढंग से प्रबंधित और पुन: उपयोग करने के लिए आवश्यक हैं। In-line Functions का उपयोग तब किया जाता है जब त्वरित गणना की आवश्यकता हो, और विस्तृत Functions का उपयोग तब किया जाता है जब जटिल गणनाएँ करनी हों। Functions आपके प्रोग्राम को अधिक मॉड्यूलर, संगठित, और कुशल बनाते हैं, जिससे कोड को बनाए रखना और विस्तार करना आसान हो जाता है।

Subroutines

Fortran में Subroutines का उपयोग जटिल कार्यों या गणनाओं को छोटे, पुन: उपयोग करने योग्य ब्लॉक्स में विभाजित करने के लिए किया जाता है। Subroutines और Functions दोनों ही प्रोग्राम के हिस्सों को अलग-अलग कार्यों में विभाजित करते हैं, लेकिन Subroutines का उपयोग तब होता है जब हमें कई मान (values) को बदलना या प्रभावित करना होता है और कोई परिणाम वापस नहीं करना होता है। Subroutines का उपयोग करके आप कोड को अधिक संगठित और कुशल बना सकते हैं।

1. Subroutines का प्रयोग और Syntax:

Subroutines उन कार्यों के लिए उपयोगी होती हैं जहाँ हमें कई मानों को पास करना और बदलना हो। Subroutines को call स्टेटमेंट के साथ बुलाया जाता है और Subroutines के अंदर वेरिएबल्स को modify किया जा सकता है।

Syntax:

subroutine subroutine_name(arguments)
    ! Subroutine के कोड
end subroutine subroutine_name

subroutine_name: Subroutine का नाम।
arguments: वेरिएबल्स जो Subroutine के अंदर पास किए जाते हैं।

उदाहरण:

program subroutine_example
    real :: x, y

    x = 5.0
    y = 10.0

    ! Subroutine को कॉल करना
    call swap(x, y)

    print *, "x:", x, "y:", y
end program subroutine_example

! Subroutine डिफ़िनिशन
subroutine swap(a, b)
    real :: a, b
    real :: temp

    ! मानों की अदला-बदली
    temp = a
    a = b
    b = temp
end subroutine swap

स्पष्टीकरण:

swap नामक Subroutine का उपयोग x और y के मानों को बदलने के लिए किया गया है।
Subroutine को call करके बुलाया गया, और Subroutine के अंदर x और y के मानों की अदला-बदली की गई।
Subroutines में आप बिना किसी परिणाम वापस किए भी कई मानों पर ऑपरेशन्स कर सकते हैं।

2. Modules और Subroutines का परिचय:

Modules का उपयोग Fortran में कोड को बेहतर ढंग से संगठित करने और पुन: उपयोग करने के लिए किया जाता है। Modules का उपयोग करके आप कई Subroutines और Functions को एक जगह पर संग्रहित कर सकते हैं, जिससे उन्हें अन्य प्रोग्राम या मॉड्यूल्स में आसानी से उपयोग किया जा सके।

Modules और Subroutines का संयोजन आपके प्रोग्राम को और अधिक शक्तिशाली और मॉड्यूलर बनाता है। Subroutines को Modules के अंदर डिफ़ाइन किया जा सकता है, और फिर उस मॉड्यूल को अन्य प्रोग्राम्स में इम्पोर्ट किया जा सकता है।

Syntax:

module my_module
    contains
    subroutine my_subroutine(arguments)
        ! Subroutine का कोड
    end subroutine my_subroutine
end module my_module

module my_module: यह मॉड्यूल my_module नाम से परिभाषित किया गया है।
contains: यह कीवर्ड दर्शाता है कि मॉड्यूल के अंदर Subroutines या Functions हैं।
subroutine my_subroutine: यह मॉड्यूल के अंदर डिफ़ाइन की गई Subroutine है।

उदाहरण:

program module_example
    use my_module
    real :: x, y

    x = 3.0
    y = 7.0

    ! Subroutine को कॉल करना
    call add_values(x, y)
end program module_example

module my_module
    contains
    subroutine add_values(a, b)
        real :: a, b
        real :: result

        result = a + b
        print *, "योग:", result
    end subroutine add_values
end module my_module

स्पष्टीकरण:

यहाँ my_module नाम का एक मॉड्यूल बनाया गया है, जिसमें add_values नाम की Subroutine है।
प्रोग्राम में use स्टेटमेंट के द्वारा मॉड्यूल को इम्पोर्ट किया गया और call add_values(x, y) के द्वारा Subroutine को बुलाया गया।
इस Subroutine में दो मानों a और b का योग किया गया और परिणाम प्रिंट किया गया।

Modules के लाभ:

कोड का पुन: उपयोग (Reusability): Modules के अंदर Functions और Subroutines को एक बार लिखने के बाद, उन्हें कई प्रोग्राम्स में उपयोग किया जा सकता है।
बेहतर संगठन: Modules प्रोग्राम को अधिक संगठित बनाते हैं, क्योंकि कोड के विभिन्न हिस्सों को एक स्थान पर संग्रहित किया जाता है।
अधिक स्पष्टता: Modules का उपयोग करने से प्रोग्राम अधिक स्पष्ट और सुव्यवस्थित दिखता है, क्योंकि Subroutines और Functions को एक ही स्थान पर रखा जाता है।

Subroutines और Modules का उपयोग Fortran प्रोग्रामिंग में कोड को विभाजित और पुन: उपयोग करने के लिए किया जाता है। Subroutines आपको कई मानों पर कार्य करने की क्षमता देते हैं, जबकि Modules आपको कोड को बेहतर ढंग से संगठित और प्रबंधित करने में मदद करते हैं। इन दोनों का उपयोग आपके प्रोग्राम को अधिक मॉड्यूलर, संगठित और कुशल बनाता है।