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FortranをVSCodeで書くための環境構築

2022/11/26に公開
VS Code
Windows
#
gdb
Fortran
#
gfortran
tech

環境

Windows11(64bit)を使用している前提で解説します．

インストールするもの

  • Visual Studio Code(以下VSCode)
    拡張機能として
    • Japanese Language Pack for Visual Studio Code
    • C/C++
    • Modern Fortran
  • gfortran, gdb
  • Python
    • fortls
    • fprettify

VSCode のインストール

Visual Studio Code の公式ページへアクセスしDownload for Windowsを押す．
ダウンロードされたVSCodeSetup-x64-x.xx.x.exeを実行する．

拡張機能をインストール

Ctrl+Shift+Xを押してMarketplaceで拡張機能を検索してインストールする．
もしくは

このアイコンをクリック．

Japanese Language Pack for Visual Studio Code

  • VSCode の日本語化

C/C++

  • デバッグ時に使用する．

Modern Fortran

  • Fortranの言語機能全般

以上の3つをインストール

gfortran, gdb のインストール

MinGW のインストール

Minimalist GNU for Windowsへアクセスする．
mingw-get-setup.exeをダウンロードして実行し，MinGW installation managerを開く．

Basic Setupを選択し，mingw32-gcc-fortran-binの左にあるチェックボックスをクリックし，Mark for installationをクリック．

次にAll Packagesからmingw32-gdb-binを同様に選択し，

installationからApply Changesをクリックするとインストールが始まる．

システム環境変数の設定


Winキーを押し，システム環境変数の編集と入力してEnterを押す．

ダイアログの環境変数をクリックする．

システム環境変数の一覧からPathという項目をクリックする．

新規でC:\MinGW\binを追加し，OKを押してダイアログを閉じる．

Python のインストール

python公式サイトにアクセスし，DownloadsからWindowsを選択し，Stable Releasesの一番上にあるバージョンからDownload Windows installer (64bit)を選択する．ダウンロードが完了したら，インストーラを起動し，install nowをクリックする．　　
コマンドプロンプトもしくはpowershellを開き，

python -V

と入力しEnterを押す．

Python 3.x.x

と出力されればOK．

仮想環境の作成

各自，Fortranのファイルを置いているフォルダをVSCode上で開く．(ここではドキュメント内にFortranという名前のフォルダを作成して説明する．)

VSCode上でフォルダを開く．フォルダの開き方はCtrl+Shift+Oもしくは左上メニューのファイルからフォルダーを開くをクリックし，エクスプローラーから選択する．

Ctrl+Shift+@を押してターミナルを起動して，以下のコマンドを実行．

pip install virtualenv

virtualenvという仮想環境を作るためのライブラリがインストールされる．
.fortranという名前の仮想環境を作成する．(名前は.fortranである必要はなく，自由に決めてよい)

virtualenv .fortran

仮想環境を起動する．仮想環境内にインストールされたactivate.ps1を起動する．

./.fortran/Scripts/activate.ps1

powershellの表示が

(.fortran) PS C:\users\.....>

のようになっていればOK.

fortls, fprettifyのインストール

仮想環境を起動した状態で，以下のコマンドを実行する．

pip install fortls fprettify

仮想環境を終了するために以下のコマンドを実行する．

deactivate

jsonファイルの編集


現在のフォルダに .vscode という名前のフォルダを作成し，以下の名前のファイルを作成する．

  • launch.json
  • settings.json
  • tasks.json

tasks.jsonを記述する

tasks.jsonではコンパイルなどの作業を自動化することができる．

tasks.json
{
    // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    // for the documentation about the tasks.json format
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "build fortran",
            "type": "shell",
            "command": "gfortran",
            "args": [
                "-g",
                "${fileBasename}",
                "-o",
                "${fileBasenameNoExtension}"
            ]
        }
    ]
}

labelにはタスクの名前を設定する．ここではbuild fortranとしている．
typeではshellを選択する．コンパイルをコマンドラインで実行するためのオプションである．
commandでは起動するコンパイラの名前を記述する．先ほどインストールしたgfortranを設定する．
argsではコンパイラに渡す引数を指定する．

  • -g: gdbを使ったデバッグオプションを有効にする．
  • ${fileBasename}: 現在開いているファイルの名前．
  • -o: .exeファイルに名前を付けるためのオプション．
  • ${filBasenameNoExtention}: 現在開いているファイルの拡張子を除いた名前．

この設定により，このタスクを走らせることでFortranのコンパイルとビルドが自動化できる．

launch.jsonを記述する．

launch.json
{
    "configurations": [
        {
            "name": "build and debug fortran file with gdb",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/${fileBasenameNoExtension}.exe",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerPath": "C:/MinGW/bin/gdb.exe",
            "preLaunchTask": "build fortran",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "gdb の再フォーマットを有効にする",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description":  "逆アセンブリ フレーバーを Intel に設定",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }
    ]
}

launch.jsonではデバッグの設定を行う．
requestでlaunch(起動)を選択する．
programでは実行したいexeファイルへのパスを指定する．
cwdはワークスペースのフォルダを指定する．
externalConsoleではVSCode内部のターミナルを使用するか，コンソールを別に起動するかを選択できる．
MIModeはgdbとする．
miDebuggerPathではgdb.exeへのパスを指定する．gfortranと同じフォルダにある．
preLaunchTaskではデバッグ実行前に実行するタスクの名前を指定する．先ほどtasks.jsonで記述したbuild fortranを指定することでデバッグ前にコンパイルを行う．
それ以外はそこまで気にしなくても大丈夫．

settings.jsonを記述する

settings.jsonではgfortranやfortls, fprettifyなどの設定を記述する．
まずはgfortranから

"fortran.linter.compiler": "gfortran",
"fortran.linter.compilerPath": "C:/MinGW/bin/gfortran.exe"

使用するコンパイラの種類と，インストールされている場所を記述する．

次にfortls

"fortran.fortls.path": "C:/users/username/Documents/Fortran/.fortran/Scripts/fortls.exe",

こちらもインストールした場所を記述．

次にfprettify

"fortran.formatting.path": "C:/users/username/Documents/.fortran/Scripts/fprettify.exe",
"fortran.formatting.formatter": "fprettify",
"fortran.formatting.fprettifyArgs": ["--indent", "4", "--enable-decl", "--strip-comments", "--case", "1", "1", "1", "1"]

こちらもインストールされている場所を記述し，formatするときのスタイルを指定する．

最後にfortran全般に関わる設定をする．

"fortran.preferredCase": "lowercase",
"[FortranFreeForm]": {
	"files.autoGuessEncoding": true,
	"files.encoding": "shiftjis"
},

prefferedcaseで大文字・小文字の設定を行う．また文字コードをデフォルトで Shift-JIS にしておき，ファイルを開くときにエンコードが自動で推測されるようにする(VSCodeはデフォルトの文字コードがUTF-8のため)．

最終的にはこのような感じになる(usernameのところは各自で変更すること)．

settings.json
{
    "fortran.linter.compiler": "gfortran",
    "fortran.linter.compilerPath": "C:/MinGW/bin/gfortran.exe",
    "fortran.fortls.path": "C:/users/username/Documents/Fortran/.fortran/Scripts/fortls.exe",
    "fortran.formatting.formatter": "fprettify",
    "fortran.formatting.path": "C:/users/username/Documents/Fortran/.fortran/Scripts/fprettify.exe",
    "fortran.formatting.fprettifyArgs": [
        "--indent",
        "4",
        "--enable-decl",
        "--strip-comments",
        "--case",
        "1",
        "1",
        "1",
        "1"
    ],
    "fortran.preferredCase": "lowercase",
    "[FortranFreeForm]": {
        "files.autoGuessEncoding": true,
        "files.encoding": "shiftjis"
    }
}

F5を押すとデバッグ開始．ファイルがコンパイルされ，exeが生成されたのちに実行される．
行番号の左側をクリックすると，ブレークポイント（赤丸）を設定できる．
ブレークポイントを設定すると，その行でデバッグを停止できる．F5でデバッグ再開．

左側のウィンドウに変数が表示される．次の一行を実行するにはF10を押す．
write関数で表示した変数はデバッグコンソールに青字で表示される．

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