Билет 30

Структурное программирование - методология разработки программного обеспечения, предложенная в 70-х года XX века Дейкстрой и разработанная и дополненная Виртом.

В соответствии с данной методологией любая программа представляет собой структуру, построенную из трёх типов базовых конструкций:

последовательного исполнение — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы;

ветвление — однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения некоторого заданного условия;

цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется некоторое заданное условие (условие продолжения цикла.

В программе базовые конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом, но никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.

Повторяющиеся фрагменты программы (либо не повторяющиеся, но представляющие собой логически целостные вычислительные блоки) могут оформляться в виде так называемых подпрограмм (процедур или функций). В этом случае в тексте основной программы вместо помещённого в подпрограмму фрагмента вставляется инструкция вызова подпрограммы. При выполнении такой инструкции выполняется вызыванная подпрограмма, после чего исполнение программы продолжается со следующей за командой вызова подпрограммы инструкции.

Разработка программы ведётся пошагово, методом "сверху вниз". Сначала пишется текст основной программы, в котором вместо каждого связного логического фрагмента текста вставляется вызов подпрограммы, которая будет выполнять этот фрагмент. Вместо настоящих, работающих подпрограмм, в программу вставляются "затычки", которые ничего не делают. Полученная программа проверяется и отлаживается. После того, как программист убедится, что подпрограммы вызваются в правильной последовательности (то есть общая структура программы верна), подпрограммы-"затычки" последовательно заменяются на реально работающие, причём разработка каждой подпрограммы ведётся тем же методом, что и основной программы. Разработка заканчивается тогда, когда не останется ни одной "затычки", которая не была бы удалена. Такая последовательность гарантирует, что на каждом этапе разработки программист одновременно имеет дело с обозримым и понятным ему множеством фрагментов и может быть уверен, что общая структура всех более высоких уровней программы верна. При сопровождении и внесении изменений в программу выясняется, в какие именно процедуры нужно внести изменения, и они вносятся, не затрагивая непосредственно не связанные с ними части программы. Это позволяет гарантировать, что при внесении изменений и исправлении ошибок не выйдет из строя какая-то часть программы, находящаяся в данный момент вне зоны внимания программиста.

Подпрограмма - последовательность операторов языка, предназначенных для решения некоторой подзадачи. Каждая подпрограмма имеет имя, по которому можно к ней обратиться.

Использование подпрограмм:

позволяет сократить объем программы;

улучшает структуру программы с точки зрения ее читаемости и наглядности;

уменьшает вероятность ошибок и облегчает процесс отладки.

Подпрограммы в языке Паскаль реализованы посредством процедур и функций. Имея один и тот же смысл и аналогичную структуру, процедуры и функции различаются назначением и способом их использования.

Функция передает в точку вызова единственный результат как значение этой функции. Имя функции может входить в выражение как операнд.

Процедура может возвращать в вызывающую программу несколько значений или не одного. Процедура не может выступать как операнд в выражении.

Параметры процедур и функций

Для процедур и функций общим является наличие списка параметров, приводимого в скобках после имени процедуры или функции.

Подпрограмма реализует некоторый частный алгоритм, который вызывается в основной программе. Для реализации алгоритма подпрограмме могут понадобиться некоторые данные из основной программы. Обработав эти данные, подпрограмма возвращает результат основной программе, если в этом есть необходимость. Передавать информацию из основной программы в подпрограмму и наоборот мы можем только через переменные, которые носят специальное название - параметры.

Результат выполнения процедуры - это одно или несколько значений. Результат передается в основную программу через ее выходные параметры.

Схематично это можно изобразить следующим образом:

Pascal-Urok13-1

Переменные, с помощью которых передается информация из основной программы в подпрограмму, называются входными параметрами. Переменные, через которые информация поступает из подпрограммы в основную программу, называются выходными.

Передача параметров

Параметры, указываемые при описании подпрограммы, называются формальными. Параметры, указываемые при вызове подпрограммы, называются фактическими.

Если формальный параметр описан со служебным словом var, то его называют параметром-переменной и говорят, что он передается по ссылке. Если же параметр описан без слова var, то его называют параметром-значением и говорят, что он передается по значению.

Если параметр передается по значению, то при вызове подпрограммы значения фактических параметров (т. е. их копии) присваиваются соответствующим формальным параметрам. При этом подпрограмма работает не с объектом, а с его копией. Изменение формального параметра внутри подпрограммы никак не влияет на значение фактических параметров в основной программе.

Если параметр передается по ссылке, то при вызове подпрограммы фактический параметр заменяет собой в теле подпрограммы соответствующий ему формальный параметр (в подпрограмму передается адрес фактического параметра). В итоге любые изменения формального параметра- переменной внутри подпрограммы приводит к соответствующим изменениям фактического параметра.

В качестве фактического параметра-значения можно указать выражение. В качестве фактического параметра-переменной можно указать только переменную.

Глобальные и локальные переменные

В программе все переменные делятся на глобальные и локальные.

Глобальные переменные - это те переменные, которые объявляются в описании основной программы.

Локальные переменные - это те, которые описаны в процедурах и функциях. Эти переменные помещаются в стек при вызове подпрограммы и удаляются из него при возвращении в точку вызова. Таким образом, локальные переменные существуют только тогда, когда работает подпрограмма, появляются при вызове и исчезают при завершении работы.

Все процедуры и функции языка Паскаль делятся на две группы: встроенные (стандартные) и определенные пользователем. Первые входят в состав языка и вызываются по строго фиксированному имени. Вторые разрабатываются и именуются самим пользователем.

Процедура — это независимая именованная часть программы, которую можно вызвать по имени для выполнения определенных действий. Структура процедуры повторяет структуру программы. Процедура не может выступать как операнд в выражении. Упоминание имени процедуры в тексте программы приводит к активизации процедуры и называется ее вызовом. Например, Read(F) читает с клавиатуры некоторое значение и присваивает его переменной F, Delay(5) вызывает задержку выполнения программы на 5 мс.

Функция аналогична процедуре, но имеются два отличия: функция передает в точку вызова скалярное значение; имя функции может входить в выражение как операнд. Например, функция Chr(65) возвратит в точку вызова символ А (код ASCII — 65), Sqr(X) — возведет в квадрат значения целого или вещественного X и возвратит в точку вызова вычисленное значение квадрата числа X.

Итак, отличие подпрограмм-процедур от подпрограмм-функций состоит в том, что процедуры служат для задания совокупности действий, направленных на изменение внешней по отношению к ним программной обстановки, а функции, являясь частным случаем процедур, отличаются от них тем, что они обязательно возвращают в точку вызова основной программы единственный результат как значение имени этой функции.

Все процедуры и функции языка Турбо Паскаль делятся на две группы: встроенные (стандартные) и определенные пользователем. Первые входят в состав языка и вызываются для выполнения по строго фиксированному имени. Вторые разрабатываются и именуются самим пользователем. Все стандартные средства расположены в специализированных библиотечных модулях, которые имеют системные имена.