Структурное программирование

     Такой подход удобен тем, что позволяет  человеку постоянно мыслить на предметном уровне, не опускаясь до конкретных операторов и переменных. Кроме того, появляется возможность некоторые подпрограммы не реализовывать сразу, а временно откладывать, пока не будут закончены другие части. Например, если имеется необходимость вычисления сложной математической функции, то выделяется отдельная подпрограмма такого вычисления, но реализуется она временно одним оператором, который просто присваивает заранее выбранное значение (например, 5). Когда все приложение будет написано и отлажено, тогда можно приступить к реализации этой функции.

     Немаловажно, что небольшие подпрограммы значительно  проще отлаживать, что существенно  повышает общую надежность всей программы.

     Очень важная характеристика подпрограмм  — это возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность труда за счет использования чужой работы по созданию часто применяемых подпрограмм.

     Процедуры и функции

     Подпрограммы  бывают двух видов — процедуры и функции. Отличаются они тем, что процедура просто выполняет группу операторов, а функция вдобавок вычисляет некоторое значение и передает его обратно в главную программу (возвращает значение). Это значение имеет определенный тип (говорят, что функция имеет такой-то тип).

     В Си++ понятия «процедура» нет —  там имеются только функции, а  если никакого значения функция не вычисляет, то считается, что она  возвращает значение типа «никакое» (void).

     Параметры подпрограмм

     Чтобы работа подпрограммы имела смысл, ей надо получить данные из внешней программы, которая эту подпрограмму вызывает. Данные передаются подпрограмме в виде параметров или аргументов, которые обычно описываются в ее заголовке ' так же, как переменные.

     Управление последовательностью вызова подпрограмм

     Подпрограммы  вызываются, как правило, путем простой  записи их названия с нужными параметрами. В Бейсике есть оператор CALL для явного указания того, что происходит вызов подпрограммы.

     Подпрограммы  активизируются только в момент их вызова. Операторы, находящиеся внутри подпрограммы, выполняются, только если эта подпрограмма явно вызвана. Пока выполнение подпрограммы полностью не закончится, оператор главной программы, следующий за командой вызова подпрограммы, выполняться не

     будет.

     Подпрограммы могут быть вложенными — допускается вызов подпрограммы не только из главной программы, но и из любых других подпрограмм.

     В некоторых языках программирования допускается вызов подпрограммы из себя самой. Такой прием называется рекурсией и потенциально опасен тем, что может привести к зацикливанию — бесконечному самовызову.

     Структура подпрограммы

     Подпрограмма  состоит из нескольких частей: заголовка  с параметрами, тела подпрограммы (операторов, которые будут выполняться при ее вызове) и завершения подпрограммы.

     Локальные переменные, объявленные внутри подпрограммы, имеют областью действия только ее тело.

     Функции

       

     Процедуры

       

     Как функция возвращает значение

     После того как функция рассчитала нужное значение, ей требуется явно вернуть  его в вызывающую программу. Для этого может использоваться специальный оператор (return в Си++) или особая форма оператора присваивания, когда в левой части указывается имя функции, а справа — возвращаемое значение. Далее приведены примеры функции, вычисляющей значение квадрата аргумента.

     Бейсик:

     FUNCTION SQR% (X AS INTEGER)

     SQR% = X*X

     END  FUNCTION

     Паскаль:

     function  SQR(X:   integer):   integer;

     begin

     SQR   := X*X

     end;

     Формальные  и фактические  параметры

     Во  время создания подпрограммы заранее  не известно, какие конкретно параметры она может и будет получать. Поэтому в качестве переменных, выступающих в роли ее аргументов в заголовке, могут использоваться произвольные допустимые названия, даже совпадающие с уже имеющимися. Компилятор все равно поймет, что это не одно и то же.

     Параметры, которые указываются в заголовке  подпрограммы, называются формальными. Они нужны только для описания тела подпрограммы. А параметры (конкретные значения), которые указываются в момент вызова подпрограммы, называются фактическими параметрами. При выполнении операторов подпрограммы формальные параметры как бы временно заменятся на фактические.

     Пример.

     int  а,   у;

     а =  5;

     у =  SQR(a);

     Программа вызывает функцию SQR() с одним фактическим параметром а. Внутри -подпрограммы формальный параметр х получает значение переменной а и возводится в квадрат. Результат возвращается обратно в программу и присваивается переменной у.

     Событийно-ориентированное  программирование

     С активным распространением системы  Windows и появлением визуальных RAD-сред широкую популярность приобрел событийный подход к созданию программ — событийно -ориентированное программирование. Идеология системы Windows основана на событиях. Щелкнул человек на кнопке, выбрал пункт меню, нажал на клавишу или кнопку мыши — в Windows генерируется подходящее сообщение, которое отсылается окну соответствующей программы.

     Структура программы, созданной с помощью  событийного программирования, следующая. Главная часть представляет собой  один бесконечный цикл, который опрашивает Windows, следя за тем, не появилось ли новое сообщение. При его обнаружении вызывается подпрограмма, ответственная за обработку соответствующего события (обрабатываются не все события, их сотни, а только нужные), и подобный цикл опроса продолжается, пока не будет получено сообщение «Завершить работу».

     События могут быть пользовательскими, возникшими в результате действий пользователя, системными, возникающими в операционной системе (например, сообщения от таймера), и программными, генерируемыми самой программой (например, обнаружена ошибка и ее надо обработать).

     Событийное  программирование является развитием  идей нисходящего проектирования, когда постепенно определяются и детализируются реакции программы на различные события.

     Методы  и типы структурного программирования

     К основным методам структурного программирования относится, прежде всего, отказ от бессистемного употребления оператора GOTO и преимущественное использование других структурированных операторов, методы нисходящего проектирования разработки программы, идеи пошаговой детализации и некоторые другие соглашения, касающиесся дисциплины программирования. 

     Всякая  программа, в соответствии с структурным  подходом к программированию, может  быть построена только с использованием трех основных типов блоков.

       

     1. Функциональный блок, который на блок-схеме изображается в виде прямоугольников с одним входом и одним выходом:

     Функциональному блоку в языках программирования соответствуют операторы ввода  и вывода или любой оператор присваивания.

     В виде функционального блока может  быть изображена любая последовательность операторов, выполняющихся один за другим, имеющая один вход и один выход.

     

     2. Условная конструкция. Этот блок  включает проверку некоторого  логического условия (P), в зависимости  от которого выполняется либо  один

     (S1), либо другой (S2) операторы: 

     На  языке "Е-практикума": 

     . если  

     . . то  

     . . иначе  

     . все

     

     3. Блок обобщенного цикла. Этот  блок обеспечивает многократное  повторение выполнения оператора  S пока выполнено логическое условие  P: 

     На  языке "Е-практикума" циклы реализуются 2 способами. Цикл с параметром: 

     . нц для от до  

     . .  

     . .  

     . . ... 

     . кц 

     Цикл  с предусловием: 

     . нц пока  

     . .  

     . .  

     . . ... 

     . кц 

     При конструировании программы с  использованием рассмотренных типов  блоков эти блоки образуют линейную цепочку так, что выход одного блока подсоединяется ко входу следующего. Таким образом, программа имеет линейную структуру, причем порядок следования блоков соответствует порядку, в котором они выполняются. 

     Такая структура значительно облегчает  чтение и понимание программы, а также упрощает доказательство ее правильности. Так как линейная цепочка блоков может быть сведена к одному блоку, то любая программа может, в конечном итоге, рассматриваться как единый функциональный блок с один входом и одним выходом. 

     При проектировании и написании программы  нужно выполнить обратное преобразование, то есть этот блок разбить на последовательность подблоков, затем каждый подблок  разбить на последовательность более  мелких блоков до тех пор, пока не будут  получены "атомарные" блоки, рассмотренных выше типов. Такой метод конструирования программы принято называть нисходящим

     ("сверху  вниз"). 

     При нисходящем методе конструирования  алгоритма и программы первоначально  рассматривается вся задача в  целом. На каждом последующем этапе задача разбивается на более мелкие подзадачи, каждая подзадача, в конечном итоге на еще более мелкие подзадачи и так до тех пор, пока не будут получены такие подзадачи, которые легко кодируются на выбранном языке программирования. При этом на каждом шаге уточняются все новые и новые детали ("пошаговая детализация").