ЛЕКЦИЯ № 3. Процедуры и функции
1. Понятие вспомогательного алгоритма
Алгоритм решения задачи проектируется путем декомпозиции всей задачи в отдельные подзадачи. Обычно подзадачи реализуются в виде подпрограмм.
Подпрограмма – это некоторый вспомогательный алгоритм, многократно использующийся в основном алгоритме с различными значениями некоторых входящих величин, называемых параметрами.
Подпрограмма в языках программирования – это последовательность операторов, которые определены и записаны только в одном месте программы, однако их можно вызвать для выполнения из одной или нескольких точек программы. Каждая подпрограмма определяется уникальным именем.
В языке Pascal существуют два типа подпрограмм – процедуры и функции. Процедура и функция – это именованная последовательность описаний и операторов. При использовании процедур или функций программа должна содержать текст процедуры или функции и обращение к процедуре или функции. Параметры, указанные в описании, называются формальными, указанные в обращении подпрограммы – фактическими. Все формальные параметры можно разбить на следующие категории:
1) параметры-переменные;
2) параметры-константы;
3) параметры-значения;
4) параметры-процедуры и параметры-функции, т. е. параметры процедурного типа;
5) нетипизированные параметры-переменные.
Тексты процедур и функций помещаются в раздел описаний процедур и функций.
Во многих задачах, особенно в задачах вычислительной математики, необходимо передавать имена процедур и функций в качестве параметров. Для этого в TURBO PASCAL введен новый тип данных – процедурный, или функциональный, в зависимости от того, что описывается. (Описание процедурных и функциональных типов приводится в разделе описания типов.)
Функциональный и процедурный тип определяется как заголовок процедуры и функции со списком формальных параметров, но без имени. Можно определить функциональный, или процедурный тип без параметров, например:
type
Proc = Procedure;
После объявления процедурного, или функционального, типа его можно использовать для описания формальных параметров – имен процедур и функций. Кроме того, необходимо написать те реальные процедуры или функции, имена которых будут передаваться как фактические параметры.
2. Процедуры в Pascal
Каждое описание процедуры содержит заголовок, за которым следует программный блок. Общий вид заголовка процедуры следующий:
Procedure <имя> [(<список формальных параметров>)];
Процедура активизируется с помощью оператора процедуры, в котором содержатся имя процедуры и необходимые параметры. Операторы, которые должны выполняться при запуске процедуры, содержатся в операторной части модуля процедуры. Если в содержащемся в процедуре операторе внутри модуля процедуры используется идентификатор процедуры, то процедура будет выполняться рекурсивно, т. е. будет при выполнении обращаться сама к себе.
3. Функции в Pascal
Описание функции определяет часть программы, в которой вычисляется и возвращается значение. Общий вид заголовка функции следующий:
Function <имя > [(<список формальных параметров>)]: <тип возвращаемого результата >;
Функция активизируется при ее вызове. При вызове функции указываются идентификатор функции и какие-либо параметры, необходимые для ее вычисления. Вызов функции может включаться в выражения в качестве операнда. Когда выражение вычисляется, функция выполняется и значением операнда становится значение, возвращаемое функцией.
В операторной части блока функции задаются операторы, которые должны выполняться при активизации функции. В модуле должен содержаться, по крайней мере, один оператор присваивания, в котором идентификатору функции присваивается значение. Результатом функции является последнее присвоенное значение. Если такой оператор присваивания отсутствует или он не был выполнен, то значение, возвращаемое функцией, не определено.
Если идентификатор функции используется при вызове функции внутри модуля, то функция выполняется рекурсивно.
4. Опережающие описания и подключение подпрограмм. Директива
В программе может содержаться несколько подпрограмм, т. е. структура программы может быть усложнена. Однако эти подпрограммы могут располагаться на одном уровне вложенности, поэтому сначала должно идти описание подпрограммы, а затем обращение к ней, если только не используется специальное опережающее описание.
Описание процедуры, содержащее вместо блока операторов директиву forward, называется опережающим описанием. В каком-либо месте после этого описания с помощью определяющего описания процедура должна определяться. Определяющее описание – это описание, в котором используется тот же идентификатор процедуры, но опущен список формальных параметров, и в которое включен блок операторов. Описание forward и определяющее описание должны присутствовать в одной и той же части описания процедуры и функции. Между ними могут описываться другие процедуры и функции, которые могут обращаться к процедуре с опережающим описанием. Таким образом, возможна взаимная рекурсия.
Опережающее описание и определяющее описание представляют собой полное описание процедуры. Процедура считается описанной с помощью опережающего описания.
Если в программе будет содержаться довольно много подпрограмм, то программа перестанет быть наглядной, в ней будет тяжело ориентироваться. Во избежание этого некоторые подпрограммы хранят в виде исходных файлов на диске, а при необходимости они подключаются к основной программе на этапе компиляции при помощи директивы компиляции.
Директива – это специальный комментарий, который может быть размещен в любом месте программы, там, где может находиться и обычный комментарий. Однако они различаются тем, что у директивы имеется специальная форма записи: сразу после закрывающей скобки без пробела записывается знак S, а затем, опять же без пробела, указывается директива.
Пример
1) {SE+} – эмулировать математический сопроцессор;
2) {SF+} —формировать дальний тип вызова процедур и функций;
3) {SN+} – использовать математический сопроцессор;
4) {SR+} – проверять выход за границы диапазонов.
Некоторые ключи компиляции могут содержать параметр, например:
{$1 имя файла} – включить в текст компилируемой программы названный файл.