Процедуры и функции
Исключительно широко распространена такая форма повторяемости, когда одна и та же последовательность действий должна выполняться на различных этапах обработки информации. В алгоритмах такого рода в различных местах встречаются фрагменты, одинаковые по выполняемым действиям и различающиеся только в значениях исходных данных. При составлении программы по такому алгоритму приходится задавать одну и ту же группу операторов, соответствующую каждому из повторяющихся фрагментов. Для более эффективного программирования подобных повторений в языке введено понятие подпрограммы. Повторяющаяся группа операторов оформляется в виде самостоятельной программной единицы - подпрограммы, записывается однократно, а в соответствующих местах программы обеспечивается лишь обращение к ней (ссылка). На рисунке 1 дана иллюстрация этого понятия, где ПП - повторяющаяся группа операторов (подпрограмма); Т1, Т2, Т3, Т4 - неповторяющиеся участки программы.
Использование аппарата подпрограмм позволяет сократить объем и улучшить структуру программы с точки зрения наглядности и читаемости, уменьшить вероятность ошибок и облегчить процесс отладки программы. Разложение программы на взаимосвязанные, но замкнутые компоненты дает возможность выполнять разработку отдельных подпрограмм разным программистам и более или менее независимо друг от друга. Кроме того, подпрограмма может быть рассмотрена как самостоятельный модуль (со своими входными и выходными данными), что позволяет использовать ее в общем, иерархическом подходе при конструировании алгоритма и программы по принципам нисходящего проектирования.
В языке PASCAL подпрограммы реализуются в виде процедур и функций, которые вводятся в программу с помощью своего описания.
Описание процедур и функций
Процедуры описываются в специальном разделе описательной части программы вслед за разделом переменных. Любая процедура состоит, аналогично программе, из заголовка процедуры и блока. Заголовок процедуры представляет собой:
PROCEDURE <ИМЯ> (<СПИСОК-ПАРАМЕТРОВ>);
где PROCEDURE - служебное слово; ИМЯ - имя процедуры, определяемое в соответствии с общими правилами построения идентификаторов; СПИСОК-ПАРАМЕТРОВ - перечень имен для обозначения исходных данных и результатов работы с указанием их типов. Параметры, перечисленные в списке, называются формальными. Допускается описание процедуры, не содержащей формальных параметров:
PROCEDURE <ИМЯ>;
Содержательная часть процедуры представляет собой блок и состоит, следовательно, из раздела описаний (меток, констант, типов, переменных, процедур и функций) и раздела операторов, представляющего собой составной оператор BEGIN-END. Заканчивается блок процедуры точкой с запятой.
Пример 1
Оформить в виде процедуры алгоритм вычисления степени y = xn с натуральным показателем n:
PROCEDURE STEP1 (N: INTEGER; X: REAL; VAR Y: REAL); VAR I : INTEGER; BEGIN Y:=1; FOR I:=1 TO N DO Y:=Y*X END;
В заголовке процедуры с именем STEP1 перечислены параметры N, X, определяющие исходные данные процедуры, и параметр Y, обозначающий значение искомой степени - результат выполнения процедуры. Указан также тип всех формальных параметров.
Тело процедуры (блок) состоит:
из описательной части, где определена переменная I, необходимая и имеющая смысл только внутри данной процедуры и называемая локальной переменной (значение локальной переменной недоступно в основной программе);
из составного оператора BEGIN-END, реализующего алгоритм вычисления степени действительного числа с натуральным показателем.
Пример 2
Оформите алгоритм вычисления степени y = xn в виде процедуры без параметров:
PROCEDURE STEP2; VAR I : INTEGER; BEGIN Y:=1; FOR I:=1 TO N DO Y:= Y*X
END;
В этом случае процедура STEP2 не содержит списка формальных параметров и работает с локальной переменной I, описанной в блоке процедуры, и переменными X, N, Y, которые должны быть описаны в программе, содержащей описание данной процедуры. Переменные X, N, Y называются глобальными по отношению к процедуре STEP2. Значения глобальных переменных доступны и могут быть использованы в любой точке основной программы (в частности, внутри данной процедуры).
Функция - это подпрограмма, результат выполнения которой есть единственное скалярное значение, присваиваемое имени этой функции. Следовательно, функции являются частным случаем процедур и принципиально отличаются от них тем, что, во-первых, результат выполнения функции - одно значение, а процедуры - одно или несколько; во-вторых, результат выполнения функции передается в основную программу как значение имени этой функции, а результаты выполнения процедуры - как значения ее параметров.
Описание функции аналогично описанию процедуры и состоит из заголовка и блока. Заголовок функции имеет вид:
FUNCTION <ИМЯ> (<СПИСОК-ПАРАМЕТРОВ>): <ТИП>;
где FUNCTION - служебное слово; ИМЯ - имя функции; СПИСОК-ПАРАМЕТРОВ - перечень формальных параметров (исходных данных) с указанием их типов; ТИП - тип результата: значение, которое должно приобретать имя функции. Допускается описание функции без параметров:
FUNCTION <ИМЯ> : <ТИП>;
В содержательной части подпрограммы-функции имени функции должно быть присвоено некоторое значение (значение ответа), т.е. имя хотя бы один раз должно присутствовать в левой части некоторого оператора присваивания.
Пример 3
Оформите в виде функции алгоритм вычисления степени y = xn:
FUNCTION STEP3 (N:INTEGER; X:REAL): REAL ; VAR I : INTEGER; Y : REAL; BEGIN Y:=1; FOR I:=1 TO N DO Y:=Y*X; STEP3:=Y END;
В заголовке функции с именем STEP3 перечислены параметры N, X, определяющие её исходные данные. Результат выполнения функции (значение локальной переменной Y) присваивается её имени STEP3. Тип результата (тип функции) - REAL, который указывается в заголовке функции при её описании.
Введение локальной переменной Y не обязательно, но придает описанию функции более наглядный вид