9.Разработка программ сложной структуры
9.1. Процедуры и функции
При создании программы решения сложной задачи выполняется декомпозиция (разделение) задачи на подзадачи, а подзадачи – на еще меньшие подзадачи. Каждая подзадача имеет точно определенное функциональное назначение и интерфейс, т.е. описание входных и выходных данных. Представление алгоритма решения задачи ив виде совокупности связанных между собой подзадач обусловливает структуру сложной программы в виде множества взаимосвязанных подпрограмм.
Подпрограмма– это отдельно запрограммированный алгоритм, который могут использовать другие алгоритмы. Подпрограмма является самостоятельной частью программы, имеет свое имя и оформляется в соответствии с правилами синтаксиса языка программирования высокого уровня.
В языке Паскаль существуют два вида подпрограмм: процедуры и функции. Каждая процедура или функция должна быть описана один раз, но может использоваться внутри программы многократно. Описания процедур и функций размещаются в программе после раздела объявления переменных.
Использование подпрограмм позволяет избежать повторений одной и той же последовательности операторов в программе, упростить разработку и отладку больших программ.
Описание процедуры или функции имеет такую же структуру, как и программа на Паскале, и может включать в себя разделы Label,Const,Type, Var, Procedure,Functionи раздел операторов. Любой из разделов, кроме раздела операторов, может отсутствовать. Процедуры и функции могут включать в себя другие, внутренние процедуры и функции.
Описание процедуры имеет следующий вид:
Procedure<имя> (<список формальных параметров>);
L
abel
Constразделы описаний меток, констант, типов,
T
ypeпеременных
Var
P
rocedureразделы
описаний внутренних
F
unctionпроцедур
и функций
Begin
<операторы>
end;
Описание функции имеет следующий вид:
Function<имя> (<список формальных параметров>): <тип результата>;
L
abel
Constразделы описаний меток, констант, типов,
T
ypeпеременных
Var
P
rocedureразделы
описаний внутренних
F
unctionпроцедур
и функций
Begin
<операторы>
end;
Описание процедуры или функции завершается точкой с запятой.
В разделе операторов функции должен быть хотя бы один оператор, который присваивает имени функции значение результата следующего вида:
<имя функции>:=<выражение>;
Тип значения выражения должен быть совместим с типом результата функции.
Предложение Procedure(Function) называется заголовком процедуры (функции). В заголовке в круглых скобках указывается список формальных параметров, с помощью которого осуществляется обмен данными между вызывающей программой или подпрограммой и вызываемой процедурой или функцией. Обмен данными между программами и подпрограммами осуществляется тремя способами:
с помощью глобальных переменных;
с помощью списка формальных параметров;
с помощью возвращаемых значений в случае функции.
Рассмотрим подробно все три способа.
9.2. Область действия идентификаторов при использовании процедур и функций. Локальные и глобальные переменные
Областью действияидентификатора называется часть программы, где он может быть использован и определяется местом его объявления. Если идентификаторы объявлены в рамках одной процедуры или функции, не содержащей вложенных процедур и функций, то такие идентификаторы называютсялокальнымии могут использоваться только в этой подпрограмме.
Если программа, процедура или функция содержит вложенные процедуры или функции, то объявленные в ней идентификаторы являются локальными для той подпрограммы, в которой они объявлены, и глобальными для процедур и функций, вложенных в нее.
Понятие «локальный» или «глобальный» следует понимать относительно, т. е. по отношению к конкретной процедуре или функции.
Пример.
Program Scope;
Var a0,b0,c0: integer;
Procedure p1;
Var a1,b1,c1: integer;
Begin
{ допустимо использование локальных переменных a1,b1,c1
и глобальных переменных a0,b0,c0 }
……….
End;
……….
Begin
{ допустимо использование локальных переменных a0,b0,c0}
…….
End.
Общие правила определения области действия для идентификаторов таковы:
действуют все идентификаторы, определенные внутри процедуры или функции;
действуют все идентификаторы окружающего контекста, если они отличаются от имен, объявленных внутри процедуры или функции;
локальные идентификаторы процедуры и функции во внешнем окружении не будут действовать;
в случае совпадения имен глобальной и локальной переменной будет действовать только внутренний, локальный идентификатор.
Локальные переменные создаются при вызове процедуры или функции и существуют только во время ее выполнения. Выделение памяти для локальной переменной происходит автоматически в начале выполнения подпрограммы, а освобождение этой памяти – как только выполнение подпрограммы заканчивается.
Операторы подпрограммы могут обращаться к глобальным данным. Изменение глобальных данных в процедуре или функции называется побочным эффектом. Использование побочного эффекта усложняет отладку программы и ее познаваемость.