Открытые параметры-массивы

Лабораторная работа № 6

Процедуры и функции

Цель работы: изучить структуру процедур и функций; области действия идентификаторов при использовании процедур и функций; способы передачи параметров. Научиться создавать программы с помощью процедур и функций.

Теоретическая часть.

Структура процедур и функций.При создании программы для решения сложной задачи выполняется де­композиция (разделение) этой задачи на подзадачи, подзадач — на еще мень­шие подзадачи и так далее, до легко программируемых элементарных подзадач.

Borland Pascal имеет различные средства для деления программы на час­ти. На верхнем уровне деления (больших задач) — это модули, на нижнем уровне (элементарных подзадач) — это чаще всего процедуры и функции. Объектно-ориентированная методология охватывает как верхний, так и нижний уровень разработки программ.

Процедуры и функции являются важным средством в большинстве язы­ков программирования. С их помощью можно скомпоновать группу операто­ров для выполнения некоторого единого действия. Процедуру/функцию можно вызывать из различных мест программы, она (функция) может возвращать вычисленные результаты, и ей можно передавать информацию, которую она использует для выполнения вычислений. Для того чтобы процедура/функция начала работу, ее нужно вызвать (активизировать).

Процедуры и функции состоят из операторов, локальных данных и внут­ренних процедур и функций. Структура описания процедуры и функции имеет следующий вид.

Отличия в описании функции и процедуры касаются только заголовка и раздела операторов, что отмечено непосредственно на приведенных примерах. Для демонстрации этих отличий приведем два решения одной задачи, одно из которых выполнено с помощью процедуры, а второе — с помощью функции.

Задача.Дан одномерный массив размерностью n, элементами которого являются действительные числа. Найти сумму элементов вектора.

Программа, использующая для решения процедуру имеет следующий вид.

Программа, использующая для решения функцию имеет следующий вид.

Область действия (сфера видимости) идентификаторов при использовании процедур и функций.Областью действия (сферой видимости) идентификатора называется часть программы, где он может быть использован.

Область действия идентификаторов определяется местом их объявления. Если идентификаторы допускается использовать только в рамках одной проце­дуры или функции, то такие идентификаторы называются локальными. Если действие идентификаторов распространяется на несколько вложенных (не ме­нее одной) процедур и/или функций, то такие идентификаторы называются глобальными.

Заметим, что понятия "глобальные" и "локальные" следует понимать относительно — по отношению к конкретной процедуре или функции.

Продемонстрируем это следующим примером.

В данном примере А0, В0, С0 будут глобальными для всех процедур и функций, используемых в программе.

А1, В1, С1 будут глобальными для всех процедур ифункций, описанных внутри процедуры Р1 (в данном примере для процедуры Р2), и одновременно локальными для самой процедуры Р1.

Данные А2, В2, С2, объявленные в самой внутренней процедуре Р2, бу­дут только локальными.

Сформулируем правила определения области действия для идентифика­торов процедур и функций:

♦действуют все идентификаторы, определенные внутри процедуры/функции;

♦действуют все идентификаторы окружающего контекста, если их имена от­личаются от имен, объявленных внутри процедуры/функции;

♦локальные идентификаторы процедуры/функции во внешнем окружении действовать не будут никогда;

♦в случае совпадения имен глобального и локального идентификаторов дей­ствовать будет только внутренний локальный идентификатор.

Если первых три правила поясняются рассмотренным примером, то для пояснения четвертого приведем еще один пример.

 

 

То есть, объявление во внутренней процедуре данных с идентификатора­ми, совпадающих по имени с данными внешних процедур, отменяет действие внешних идентификаторов и вводит свои локальные описания, независимо от того совпадают они по типу, или нет.

Локальные данные создаются при вызове процедуры/функции и существуют только во время ее выполнения. Выделение памяти для локальных данных происходит автоматически в начале выполнения процедуры/функции, а освобождение этой памяти — как только выполнение процедуры/функции заканчивается.

Операторы, расположенные в теле процедуры/функции могут обращаться к ее локальным данным (константам и переменным) и изменять их значения. Однако следует помнить, что значения локальных данных существуют пока процедура/функция работает.

Как только она заканчивается, все изменения значений локальных дан­ных, сделанные операторами процедуры/функции, исчезнут вместе с освобож­дением памяти.

Классификация способов передачи параметров.При активизации процедуры/функции ей можно передавать параметры. При передаче необходимо следить, чтобы в операторе вызова были указаны все параметры, описанные в заголовке процедуры/функции.

Параметры, указываемые в заголовке процедуры/функции при ее описа­нии, называются формальными параметрами.

Параметры, указываемые при вызове процедуры/функции, называются фактическими параметрами.

Корректность передачи параметров основывается на их порядке перечисления в заголовке процедуры и совместимости по присваиванию между соот­ветствующими фактическими и формальными параметрами. Сфера действия имен параметров такая же, как и локальных данных.

Многие процедуры имеют несколько параметров. Задача программиста — убедиться, что параметры, которые он указывает при вызове (фактические па­раметры), соответствуют по смыслу формальным параметрам. Компилятор мо­жет проверить только очевидные случаи — неправильное число параметров или несовместимость типов.

Рассмотрим классификацию способов передачи параметров, реализация которых возможна в языках программирования.

Параметры различаются:

1. По механизму передачи:

а) передача по значению ( value );

б) передача по адресу (по ссылке) ( addr ) .

2. По взаимодействию вызывающей и вызываемой процедур/функций:

а) только как входной параметр ( in );

б) только как выходной параметр ( out ) ;

в) как входной, так и как выходной параметр ( inout ).

Соответственно этим различиям теоретически возможны 6 способов пере­дачи параметров:

1)value in;

2)value out;

3)value inout;

4)addr in;

5)addr out;

6)addr inout.

Несмотря на то, что возможны шесть способов передачи параметров, в существующих языках программирования, как правило, используется не более двух-трех способов.

В Borland Pascal реализованы первый (value in), четвертый (addr in) и шестой (addrinout) способы передачи параметров.

Параметры value in.

1. При вызове процедуры/функции:

а) выполняется выделение памяти под формальные параметры и локальные данные (в стеке или в специальной области памяти для локальных дан­ных);

б) выполняется копирование значений фактических параметров в память, выделенную для формальных параметров.

2. Во время работы процедуры/функции:

а) изменение значений формальных параметров не оказывает никакого влияния на содержимое ячеек памяти фактических параметров.

3. При окончании процедуры/функции:

а) память, выделенная под формальные параметры и локальные данные, очищается;

б) новые значения формальных параметров, полученные в процессе работы процедуры, теряются вместе с очисткой памяти.

Параметры addr in.

1. При вызове процедуры/функции:

а) выполняется выделение памяти только для локальных данных и для сохранения адресов фактических параметров (в стеке или в специальной области памяти для локальных данных);

б) выполняется копирование адресов (но не значений!) фактических параметров в выделенную для них память;

2. Во время работы процедуры/функции:

а) запрещено изменение значений формальных параметров;

б) использовать значения формальных параметров разрешено только в качестве исходных данных;

в) значения формальных параметров, используя скопированные адреса, выбираются непосредственно из памяти фактических параметров.

3. При окончании процедуры/функции:

а) влияние вызываемой процедуры/функции на вызывающую через такие параметры отсутствует;

б) память, выделенная для работы процедуры/функции очищается.

Параметры addr inout.

1. При вызове процедуры/функции:

а) выполняется выделение памяти только для локальных данных и для сохранения адресов фактических параметров (в стеке или в специальной области памяти для локальных данных),

б) выполняется копирование адресов (но не значений!) фактических параметров в выделенную для них память;

в) использовать в качестве фактических параметров константы запрещено.

2. Во время работы процедуры/функции:

а) никаких ограничений на использование параметров данного вида не накладывается;

б) изменение значений формальных параметров, используя скопированные адреса, выполняется непосредственно на ячейках памяти соответствующих фактических параметров.

3. При окончании процедуры/функции:

а) специального копирования результата не требуется, поскольку все действия с формальными параметрами выполнялись непосредственно над ячейками памяти фактических параметров;

б) память, выделенная для работы процедуры/функции, очищается.

Передача параметров в Borland Pascal.В Borland Pascal реализовано три из вышеописанных шести способов пе­редачи параметров:

1. Параметры вида value in.

В Borland Pascal такие параметры называются параметрами-значениями. При описании заголовков процедур/функций перед идентификаторами параметров-значений дополнительные ключевые слова не ставятся.

2. Параметры вида addr inout.

В Borland Pascal такие параметры называются параметрами-переменными. При описании заголовков процедур/функций перед идентификаторами параметров-переменных ставится ключевое слово var.

3.Параметры вида addr in.

В Borland Pascal такие параметры называются параметрами-константами. При описании заголовков процедур/функций перед идентификаторами параметров-констант ставится ключевое слово const.

Параметры-значения

Заголовок процедуры с описанными параметрами-значениями имеет такой вид:

procedure MyProc (Parl, Par2 : Typel; РаrЗ, Par4 : Туре2);

Механизм работы параметров-значений упрощенно можно представить такой схемой:

В качестве фактического параметра-значения могут использоваться как переменные, так и константы различных типов. Не допускаются только файло­вые типы и типы, опирающиеся на файловый.

Параметры-переменные

Заголовок процедуры с описанными параметрами-переменными имеет такой вид:

procedure МуРrос (var Parl, Par2 : Typel; var РаrЗ, Раr4 : Туре2);

Механизм работы параметров-переменных упрощенно можно предста­вить такой схемой:

В качестве фактического параметра-переменной могут использоваться пе­ременные любых типов, включая файловые и опирающиеся на файловый, но зато использование констант не допускается.

Параметры-константы

Заголовок процедуры с описанными параметрами-константами имеет такой вид:

procedure MyProc (const Parl, Раr2 : Typel; const РаrЗ, Раr4 : Туре2 );

Механизм работы параметров-констант упрощенно можно представить такой схемой:

В качестве фактического параметра-константы могут использоваться как переменные, так и константы различных типов. Не допускаются только файловые типы и типы, опирающиеся на файловый. Кроме того, запрещается вы­полнять присваивания формальным параметрам-константам и формальные параметры-константы не могут передаваться в качестве фактических параметров другим процедурам/функциям.

Параметры-константы целесообразно использовать в случаях, если требуется передавать структуры данных, занимающие большой размер памяти, но изменять исходные значения параметров с алгоритмической точки зрения недопустимо. В результате экономно используется оперативная память и одновременно гарантируется целостность исходных данных.

Бестиповые параметры

Бестиповые параметры могут передаваться только по адресу, то есть как параметры-переменные или как параметры-константы. Главной особенностью бестиповых параметров является отсутствие указания типа параметра в заголовке процедуры.

Заголовок процедуры с описанными бестиповыми параметрами при различных способах передачи имеет такой вид:

procedure МуРrос (var Parl, Par2; const Par3,Par4 );

Однако следует помнить, что вследствие отсутствия типа, нельзя использовать бестиповые формальные параметры так же, как и типизованные. Перед использованием требуется выполнить приведение формального бестипового параметра к какому-либо типу.

Бестиповые параметры более гибки в работе, чем типизованные, но ответственность за их корректное применение возлагается на программиста, так как компилятор не может проверить совместимость типов.

Открытые параметры-массивы

В заголовке процедуры открытые параметры-массивы описываются следующим образом:

procedure OpenVector (Vector: array of TypeVector);

Открытый параметр-массив может быть параметром-значением, параметром-константой или параметром-переменной.

Передаваемые фактические параметры должны по типу совпадать с описанным типом TypeVector, но по размерности они могут быть различными: как простой переменной типа TypeVector, так и массивом любой размерности.

Гибкость при передаче массивов различной размерности получена за счет единообразия представления этих массивов как формальных параметров. Все формальные открытые параметры-массивы в рамках процедуры автоматически описываются как массивы с нулевой базой (нулевой нижней границей) указанного в заголовке типа:

array [0..N-1] of TypeVector;

где N — число элементов в фактическом параметре.

Другими словами, истинный диапазон изменения индекса фактического параметра-массива отображается в диапазон изменения индекса от 0 до N - 1.

Для определения характеристик переданного фактического параметра-массива в теле процедуры используются стандартная функция Low, которая всегда возвращает 0, стандартная функция High, которая возвращает индекс последнего элемента в формальном параметре-массиве, и функция SizeOf, которая возвращает размер фактического параметра-массива.

Открытые параметры-массивы обладают меньшей гибкостью, чем бестиповые параметры, поскольку в качестве фактических параметров могут быть массивы только одного типа.

ЗАДАНИЯ

Задача №1.Оформить решение задач (задача №1 Лабораторная работа №5) в виде подпрограммы функции. Привести решения этих задач различными способами, используя в качестве фактических параметров: параметры-значения, параметры-переменные и параметры-константы. Объясните различия.

Задача №2.Оформить решение задач (задача №2 Лабораторная работы №5) в виде подпрограммы процедуры. Привести решения этих задач различными способами, используя в качестве фактических параметров: параметры-значения, параметры-переменные и параметры-константы. Объясните различия.

Дополнительные задания

Задача №3*.С помощью рекурсий вычислить значение n!.

Задача №4*.Вывести на печать символы введенной строки ‘HELLO’ в обратном направлении с помощью рекурсий.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: