Основы программирования в паскале

      ПРОЦЕДУРЫ И ФУНКЦИИ в  PASCAL 

      Как отмечалось в гл.2, процедуры и  функции представляют собой относительно самостоятельные фрагменты программы, оформленные особым образом и снабженные именем.

      Упоминание  этого имени в тексте программы  называется вызовом процедуры (функции).

      Отличие функции от процедуры заключается  в том, что результатом исполнения операторов, образующих тело функции, всегда является некоторое единственное значение или указатель, поэтому обращение к функции можно использовать в соответствующих выражениях наряду с переменными и константами.

      Условимся далее называть процедуру или функцию общим именем «подпрограмма», если только для излагаемого материала указанное отличие не имеет значения.

      Подпрограммы  представляют собой инструмент, с  помощью которого любая программа может быть разбита на ряд в известной степени независимых друг от друга частей. Такое разбиение необходимо по двум причинам.

      Во-первых, это средство экономии памяти: каждая подпрограмма существует в программе в единственном экземпляре, в то время как обращаться к ней можно многократно из разных точек программы.

      При вызове подпрограммы активизируется последовательность образующих ее операторов, а с помощью передаваемых подпрограмме параметров нужным образом модифицируется реализуемый в ней алгоритм.

      Вторая  причина заключается в применении методики нисходящего проектирования программ (см. гл.2).

      В этом случае алгоритм представляется в виде последовательности относительно крупных подпрограмм, реализующих более или менее самостоятельные смысловые части алгоритма. Подпрограммы в свою очередь могут разбиваться на менее крупные подпрограммы нижнего уровня и т.д. (рис. 8.1).

      Последовательное структурирование программы продолжается до тех пор, пока реализуемые подпрограммами алгоритмы не станут настолько простыми, чтобы их можно было легко запрограммировать.

      В этой главе подробно рассматриваются  все аспекты использования подпрограмм в Турбо Паскале. 

      8.1. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ИМЕН

      Напомню, что вызов подпрограммы осуществляется простым упоминанием имени процедуры в операторе вызова процедуры или имени функции в выражении.

      При использовании расширенного синтаксиса Турбо Паскаля (см. ниже) функции можно вызывать точно так же, как и процедуры.

      Как известно, любое имя в программе  должно быть обязательно описано перед тем как оно появится среди исполняемых операторов.

      Не  делается исключения и в отношении  подпрограмм: каждую свою процедуру и функцию программисту необходимо описать в разделе описаний.

      Описать подпрограмму - это значит указать  ее заголовок и тело. В заголовке объявляются имя подпрограммы и формальные параметры, если они есть.

      Для функции, кроме того, указывается  тип возвращаемого ею результата.

      За  заголовком следует тело подпрограммы, которое, подобно программе, состоит  из раздела описаний и раздела исполняемых операторов.

      В разделе описаний подпрограммы могут  встретиться описания подпрограмм низшего уровня, в тех - описания других подпрограмм и т.д.

      

      Вот какую иерархию описаний получим, например, для программы, структура которой изображена на риc.8.1 (для простоты считается, что все подпрограммы представляют собой процедуры без параметров):

      Program ... ;

      Procedure A;

      Procedure А1;

      …..

      begin

      …..

      end {A1};

      Procedure A2;

      …..

      begin

      …..

      end {A2}

        begin {A}

            …..

      end {A}. 

      Procedure В;

      Procedure B1;

      …..

      begin

      …..

      end {Bl};

               Procedure В 2;

      Procedure B21;

      ……

      и т.д. 

      Подпрограмма  любого уровня имеет обычно множество  имен констант, переменных, типов и вложенных в нее подпрограмм низшего уровня.

      Считается, что все имена, описанные внутри подпрограммы, локализуются в ней, т.е. они как бы «невидимы» снаружи подпрограммы.

      Таким образом, со стороны операторов, использующих обращение к подпрограмме, она трактуется как «черный ящик», в котором реализуется тот или иной алгоритм.

      Все детали этой реализации скрыты от глаз пользователя подпрограммы и потому недоступны ему.

      Например, в рассмотренном выше примере  из основной программы можно обратиться к процедурам А и В, но нельзя вызвать ни одну из вложенных в них процедур A1, A2, B1 и т.д.

      Сказанное относится не только к именам подпрограмм, но и вообще к любым  именам, объявленным в них - типам, константам, переменным и меткам.

      Все имена в пределах подпрограммы, в которой они объявлены, должны быть уникальными и не могут совпадать с именем самой подпрограммы.

      При входе в подпрограмму низшего  уровня становятся доступными не только объявленные в ней имена, но и сохраняется доступ ко всем именам верхнего уровня.

      Образно говоря, любая подпрограмма как бы окружена полупрозрачными стенками: снаружи подпрограммы мы не видим ее внутренности, но, попав в подпрограмму, можем наблюдать все, что делается снаружи.

      Так, например, из подпрограммы В21 мы можем вызвать подпрограмму А, использовать имена, объявленные в основной программе, в подпрограммах В и B2, и даже обратиться к ним.

      Любая подпрограмма может, наконец, вызвать саму себя - такой способ вызова называется рекурсией.

      Пусть имеем такое описание:

      Program .. ;

      var V1 : ... ;

      Procedure A;

      var V2 : . . .;

      …..

      end {A};

      Procedure B;

      var V3 : . . . ;

      Procedure B1;

      var V4 : .. . ;

      Procedure В 11;

      var V5;

      …. 

      Из  процедуры В11 доступны все пять переменных V1,...,V5, из процедуры В1 доступны переменные V1,…, V4, из центральной программы - только VI.

      При взаимодействии подпрограмм  одного уровня иерархии вступает в силу основное правило Турбо Паскаля: любая подпрограмма перед ее использованием должна быть описана.

      Поэтому из подпрограммы В можно вызвать подпрограмму А, но из А вызвать В невозможно (точнее, такая возможность появляется только с использованием опережающего описания, см. п.8.6.)

      Продолжая образное сравнение, подпрограмму можно уподобить ящику с непрозрачными стенками и дном и полупрозрачной крышей: из подпрограммы можно смотреть только «вверх» и нельзя «вниз», т.е. подпрограмме доступны только те объекты верхнего уровня, которые описаны до описания данной подпрограммы.

      Эти объекты называются глобальными по отношению к подпрограмме.

      В отличие от стандартного Паскаля  в Турбо Паскале допускается  произвольная последовательность описания констант, переменных, типов, меток и подпрограмм.

      Например, раздел VAR описания переменных может появляться в пределах раздела описаний одной и той же подпрограммы много раз и перемежаться с объявлениями других объектов и подпрограмм.

      Для Турбо Паскаля совершенно безразличен порядок следования и количество разделов VAR, CONST, TYPE, LABEL, но при определении области действия этих описаний следует помнить, что имена, описанные ниже по тексту программы, недоступны из ранее описанных подпрограмм, например:

      var V1 : . . . ;

      Procedure S;

      var V2 : . . . ;

      ……

      end {S};

      var V3 : . . . ;

      ….. 

      Из  процедуры S можно обратиться к переменным VI и V2, но нельзя использовать VЗ, так как описание V3 следует в программе за описанием процедуры S.

      Имена, локализованные в подпрограмме, могут совпадать с ранее объявленными глобальными именами.  
 

      В этом случае считается, что локальное  имя «закрывает»  глобальное и делает его недоступным, например:

      var

      i : Integer;

      Procedure P;

      var

      i : Integer;

      begin

      writeln(i)

      end {P};

      begin

      i := 1;

      P

      end.

      Что напечатает эта программа? Все, что  угодно: значение внутренней переменной I при входе в процедуру Р не определено, хотя одноименная глобальная переменная имеет значение 1.

      Локальная переменная «закроет»  глобальную и на экран будет выведено произвольное значение, содержащееся в неинициированной внутренней переменной.

      Если убрать описание 

               var

      i : Integer;

      из  процедуры Р, то на экран будет выведено значение глобальной переменной I, т.е. 1.

      Таким образом, одноименные глобальные и локальные переменные - это разные переменные.

      Любое обращение к таким переменным в теле подпрограммы трактуется как  обращение к локальным переменным, т.е. глобальные переменные в этом случае попросту недоступны. 

      8.2. ОПИСАНИЕ ПОДПРОГРАММЫ

      Описание  подпрограммы состоит из заголовка  и тела подпрограммы.      

      8.2.1. Заголовок

      Заголовок процедуры имеет вид:          

      PROCEDURE <имя> [ (<сп.ф.п.>) ];  

      Заголовок функции:                                          

      FUNCTION <имя> [(<сп.ф.п.»] : <тип>;

      Здесь <имя> - имя подпрограммы (правильный идентификатор);

      <сп. ф. п. >- список формальных параметров;

      <тип> - тип возвращаемого функцией результата. 

      Сразу за заголовком подпрограммы может следовать одна из стандартных директив ASSEMBLER, EXTERNAL, FAR, FORWARD, INLINE, INTERRUPT, NEAR.

      Эти директивы уточняют действия компилятора  и распространяются на всю подпрограмму и только на нее, т.е. если за подпрограммой следует другая подпрограмма, стандартная директива, указанная за заголовком первой, не распространяется на вторую.