Процедура или функция представляет собой последовательность операторов, которая имеет имя, список параметров и может быть вызвана из различных частей программы. Функции, в отличие от процедур, в результате своего выполнения возвращают значение, которое может быть использовано в выражении. Для единообразия функции и процедуры называются подпрограммами.
Описание процедур и функций
Любая используемая в программе процедура или функция должна быть предварительно описана в разделе описаний.
Описание процедуры имеет вид:
procedure имя ( список формальных параметров ); раздел описаний begin операторы end;
Описание функции имеет вид:
function имя ( список формальных параметров ): тип возвращаемого значения ; раздел описаний begin операторы end;
В разделе описаний подпрограммы можно описывать другие подпрограммы. Исключение составляют методы класса, описываемые непосредственно в теле класса: в них нельзя описывать вложенные подпрограммы ввиду синтаксической неоднозначности.
Вызов подпрограммы
Подпрограмма один раз описывается и может быть многократно вызвана. Для вызова процедуры используется оператор вызова процедуры:
begin var x := ReadInteger; var y := ReadInteger; var res: integer; DoAdd(x,y,res); Print(res); DoAdd(2*x,y,res); Print(res); end;
Для вызова функции используется выражение вызова функции.
Переменная Result
function MinElement(a: array of real): real; begin Result := real.MaxValue; foreachvar x in a do if x
begin var a := Seq(1,5,3); writeln(MinElement(a) + Sum(2,3)); end.
Если внутри функции не присвоить переменной Result некоторое значение, то функция вернет в результате своего вызова непредсказуемое значение.
Упрощенный синтаксис описания подпрограмм
В PascalABC.NET имеется упрощенный синтаксис описания однооператорных процедур:
Аналогичный синтаксис имеется для функций, вычисляющих одно выражение:
При этом в ряде случаев для возвращаемого значения функции возможен автовывод типов:
Итак, сегодня мы с вами на learnpascal.ru продолжаем изучать функции и процедуры — важнейшую часть структурного программирования. В этом уроке мы рассмотрим только процедуры и функции. И даже не будем практиковаться, оставим это для последующих уроков.
Структура программы.
Программы на языке Паскаль состоят из заголовка программы, раздела описаний и тела программы. Раздел описаний может включать следующие подразделы: меток, констант, типов, переменных, процедур и функций. Последовательность подразделов в структуре программы произвольная, но естественно, что если вводится переменная нового типа, заданного в Туре, то подраздел Туре предшествует подразделу Var. Принцип нашего языка программирования «то, что используется, должно быть описано» сохраняется и для раздела описаний.
Структура процедуры и функции
Структура процедуры.
До этого момента времени мы использовали из раздела описаний только описание переменных и типов. На этом занятии мы начнем изучать процедуры. Структура процедуры повторяет структуру программы. Отличия выделены «полужирным» шрифтом.
Напишу простую программу с процедурой, складывающей два числа.
Итак, что вы видите? Точнее, что вам не понятно в данной программе? Я думаю, что вы не можете понять, почему перед z стоит var, а перед x, y — нет. Но всему свое время.
Обратимся к примеру, приведенному на рисунке выше. Слева приведен фрагмент текста основной программы, справа — процедура. Как только в теле программы объявляется имя процедуры с параметрами, выполнение «главного» тела прекращается, и управление вычислительными процессами передается процедуре. После выполнения процедуры осуществляется возврат на оператор основной программы, следующий за вызовом процедуры.
Немножко теории: В любой программе все переменные делятся на два типа: локальные и глобальные. В нашей программы переменные а, b, с — глобальные, а х, у, z — локальные. Глобальные переменные — это переменные из раздела описаний основной части программы, а локальные — из раздела описаний процедур и функций. Локальные переменные существуют только в течение времени работы процедуры, определяются (создаются) при её вызове и исчезают после завершении работы процедуры.
В программе определены переменные a, b, c. В процедуре x, y, z — её параметры, и они являются переменными процедуры. Причем между х, у и z существует большая разница.
Поясню ее очередным рисунком.
Параметры.
При описании процедуры указывается список формальных параметров. Каждый параметр является локальным по отношению к описываемой процедуре, к нему можно обращаться только в пределах данной процедуры (в нашем примере х, у, z — формальные параметры). Фактические параметры — это параметры, которые передаются процедуре при обращении к ней (а, b, с — фактические параметры). Число и тип формальных и фактических параметров должны совпадать с точностью до их следования.
Параметры-значения.
Другими словами, передача параметров по значению. Копия фактического параметра становится значением соответствующего формального параметра. Внутри процедуры можно производить любые действия с данным формальным параметром (допустимые для его типа), но эти изменения никак не отражаются на значении фактического параметра, то есть каким он был до вызова процедуры, то таким же и останется после завершения ее работы (х, у — параметры-значения).
Параметры-переменные.
Другими словами, передача параметров по ссылке. Это те формальные параметры, перед которыми стоит идентификатор var. Передается адрес фактического параметра (обязательно переменной), после этого формальный параметр становится его синонимом. Любые операции с формальным параметром выполняются непосредственно над фактическим параметром.
Структура функции
Функция выглядит почти так же, как и процедура. Почти единственное отличие в том, что заголовок функции начинается с ключевого слова Function и кончается типом возвращаемого данной функцией значения.
Кроме того, в теле функции обязательно должен быть хотя бы один оператор присваивания, где в левой части стоит имя функции или переменная result, а в правой — ее значение.
Небольшое послесловие:
Каждая процедура должна иметь одну точку входа и одну точку выхода (то есть использование goto, break, exit нежелательно), использование глобальных переменных в процедуре следует свести к минимуму, взаимодействие с процедурой должно осуществляться (по возможности) только через параметры. Постепенно вы должны отказаться от технологии неструктурированного программирования. Сегодня мы с вами осваиваем структурную технологию разработки программ, при этом на каждом этапе текущая задача разбивается на ряд подзадач, определяя тем самым некоторое количество отдельных подпрограмм. Концепция процедур и функций — один из механизмов второго витка развития технологий программирования, а именно, структурного проектирования.
Pascal: Занятие № 7. Подпрограммы: процедуры в Pascal
Процедуры в Паскале
Подпрограмма — это фрагмент кода, который имеет свое имя и создается в случае необходимости выполнять этот код несколько (много) раз. Подпрограмма описывается единожды перед началом основной программы (до begin ). Компилятор пропускает данный фрагмент кода, пока в основной программе не встретит «вызов» подпрограммы, который выглядит как обращение к ней по имени (возможно, имени с аргументами, указанными в скобках).
Во многих языках программирования подпрограммы существуют только в виде функций. Однако в Паскале подпрограмма — и функция и процедура. Разница между ними станет очевидна в данном уроке.
Итак, рассмотрим синтаксис объявления и описания процедуры в Паскале
procedure pr; var i:integer; begin for i:=1 to 60 do begin <тело подпрограммы>write(‘*’); writeln; end; end; <конец подпрограммы>begin pr; <вызов процедуры>end.
В данном примере работы с процедурой в Паскале очевидно, что компилятор пропустит блок описания процедуры и дойдет до основной программы (9 строка кода). И только после того, как встретится вызов процедуры (10 строка), компилятор перейдет к ее выполнению, вернувшись к строке 1.
Процедуры с параметрами. Фактические и формальные параметры
Рассмотрим пример необходимости использования процедуры.
Рассмотрим синтаксис объявления и описания процедуры с параметрами в Паскале.
Параметры процедуры (в некоторых языках они называются аргументами) указываются в скобках после ее имени (в объявлении).
В данном примере в качестве введенного символа будем использовать параметр процедуры. Формальный параметр процедуры указывается в скобках при ее описании. Обязательно необходимо указать тип формального параметра через двоеточие.
Фактический параметр — это то значение, которое указывается в скобках при вызове процедуры. Фактическим параметром может быть конкретное значение (литерал: число, символ, строка…) либо переменная, которые компилятор подставит вместо формального параметра. Поэтому тип данных у формального и фактического параметра процедуры должен быть одинаковым.
Pascal
PascalABC.NET
Процедуры с параметрами. Параметр-переменная (передача параметра по ссылке)
В примере формальные параметры a и b служат для помещения в них сравниваемых чисел, а параметр-переменная max — для сохранения в ней максимального из двух чисел. Параметр-переменная или выходной параметр передает свое значение в основную программу (фактическому параметру m ), т.е. возвращает значение, тогда как формальные параметры-значения (входной параметр), наоборот, принимают значения из основной программы (из фактических параметров x и y ). Для параметра-переменной ( max ) используются те ячейки памяти, которые отведены под соответствующий параметр при вызове процедуры (ячейка m ).
Таким образом, сформулируем понятия:
Если в качестве формального параметра указана обычная переменная с указанием ее типа, то такой параметр есть параметр-значение или входной параметр ( a и b в примере). Тип данных формального параметра-значения должен соответствовать типу данных его фактического параметра ( a и b должны попарно соответствовать типу данных x и y ).
Если перед именем формального параметра в объявлении процедуры стоит служебное слово var, то такой параметр называется параметром-переменной или выходным параметром ( max в примере). Для него используются те ячейки памяти, которые отведены под соответствующий параметр при вызове процедуры ( m ). А передача такого параметра называется передачей по ссылке (ссылка на ту же ячейку в памяти). Фактический параметр, соответствующий параметру-переменной, может быть только переменной (не константой, не литералом и не выражением).
Словесный алгоритм:
В задачах на Паскале часто встречается необходимость заполнить массив данными и затем вывести значения на экран. Почему бы не автоматизировать данную задачу заполнения и вывода массива — т.е. оформить при помощи процедур, а в дальнейшем использовать данные процедуры при надобности.
const n = 10; var i:integer; a, b: array[1..n] of integer; procedure arr_out (k:integer; arr: array[1..n] of integer); var i: byte; begin write (‘вывод массива: ‘); for i := 1 to k do write (arr[i]:4); writeln; end; begin for i:=1 to n do a[i]:=random(10); arr_out (n, a); end.
Пояснение: Тело основной программы: — формирование элементов массива (с функцией random ). — вызов процедуры с двумя параметрами: количество элементов, массив. Тело процедуры: — вывод элементов массива с использованием параметров
Продолжим нашу задачу:
const n = 10; var a, b: array[1..n] of integer; procedure arr_rand (k:integer; var arr: array[1..n] of integer); var i: byte; begin write (‘Заполнение массива случайными числами ‘); randomize; for i := 1 to k do arr[i]:=random(100); end; begin arr_rand (n, a); end.
Передача аргументов по значению и по ссылке
procedure p(a: integer); begin a := 666; // изменяется только формальный параметр! end; begin var x := 555; p(x); Print(x); // 555 end.
procedure p(var a: integer); begin a := 666; end; begin var x := 555; p(x); Print(x); // 666 – фактический параметр изменился тоже! end.
Самостоятельная работа
X и Y — входные параметры, AMean и GMean — выходные параметры вещественного типа. В основной программе: Для заданных A, B, C, D найти среднее арифметическое и среднее геометрическое для пар (A, B), (A, C), (A, D), используя созданную процедуру.
1 вариант: для 5 одномерных массивов определять произведение элементов каждого массива, используя процедуру с двумя параметрами — число элементов массива и параметр-переменная для вывода произведения.
2 вариант: для 5 одномерных массивов определять минимальный элемент каждого массива, используя процедуру с двумя параметрами — число элементов массива и параметр-переменная для вывода минимального элемента.
Использование подпрограмм является главной особенностью структурного программирования. По сути, подпрограмма представляет собой составной оператор, объединяющий ряд простых операторов. При этом этот «составной оператор» оснащается именем и внешне оформляется как программа. В подпрограмме бывают свои константы, переменные и другие атрибуты полноценной программы. Локальные переменные никак не связаны с одноименными глобальными переменными (относящимися к основной программе).
Зачем нужны подпрограммы? Их использование удобно, когда в программе несколько раз решается одна и та же подзадача, но для разных наборов данных. Кроме того, использование подпрограмм естественно для человека, которому проще воспринимать логически связанные объекты, чем множество разнородных данных.
Программный код подпрограммы описывается единожды перед телом основной программы, затем из основной программы можно им пользоваться многократно. Обращение к этому программному коду из тела основной программы осуществляется по его имени (имени подпрограммы).
В большинстве языков структурного программирования подпрограммы существуют только в виде функций. В Паскале же их два типа: процедуры и функции. Их заголовки выглядят соответственно так:
procedure имя (параметры);
function имя (параметры): тип результата;
Между функциями и процедурами есть существенное отличие. Значение, полученное в результате выполнения кода функции, жестко соотносится с ее именем путем присвоения этому имени конкретного значения. Тип, который может принять вычисляемое значение, указывается в заголовке функции (тип результата). И в теле основной программы функция вызывается только в том случае, если ее имя фигурирует в каком-либо выражении. В то время как процедура вызывается отдельно.
Параметры не являются обязательным компонентом, однако их использование повышает гибкость процедуры или функции, т.к. они перестают быть привязанными к определенным данным.
Когда процедура или функция вызываются, то в скобках вместо формальных параметров, указываются фактические параметры (аргументы). Это могут быть либо конкретные значения, либо переменные из основной программы.
Тело подпрограммы, как и любого составного оператора на языке Паскаль, ограничивается скобками begin и end.
Наряду с другими языками программирования в языке Паскаль присутствуют средства, которые позволяют оформить подпрограмму (своеобразный вспомогательный алгоритм) к основной программе — процедуры и функции Паскаль. Они в основном применяются, когда какое-либо действие или подалгоритм повторяется множество раз в программе, либо когда есть необходимость использовать части ранее составленных алгоритмов.
Подпрограммы — это своего рода разбиения больших программ на отдельные части. Это удобно и эффективно разбивать большие программы на несколько подпрограмм, что упрощает разработку кода основной программы. Чтобы использовать подалгоритм как подпрограмму, нужно присвоить ему имя и описать алгоритм в соответствии с правилами языка Паскаль.
Далее, если появилась необходимость вызвать подалгоритм в основной программе, то упоминают в необходимом месте имя того или иного подалгоритма в сочетании со списком данных (как входных, так и выходных). Это упоминание, как правило, производит выполнение операторов, входящих в подпрограмму и работающих с указанными данными. После выполнения используемой подпрограммы работа основной программы продолжается, но уже начиная с команды, следующей сразу после вызова подпрограммы.
В Паскале можно выделить два типа подпрограмм:
Их структура описания достаточно схожа со структурой программы на Паскале, т.е. в состав процедур и функций также входят и заголовок, и раздел описаний (описание констант, меток, типов, самих функций и процедур, переменных и т.д.), и исполняемая часть (описание процедур): Структура функции в языке программирования Паскаль выглядит следующим образом:
Структура процедуры в Паскале представлена так:
Как и в формате описания функций, так и в формате описания процедур формальные параметры в заголовке функций и процедур представляются следующим образом:
Формальные параметры разделяются запятыми; ключевое слово var в некоторых случаях может быть опущено. Когда параметры имеют одинаковый тип, то имена этих параметров перечисляют чрез запятую, указывая в конце после знака «:» имя соответствующего типа.
Когда описывают параметры, то можно пользоваться только стандартными именами типов, которые определены при помощи команды type. Процедуры вызываются с помощью оператора, имеющего следующую структуру:
В круглых скобочках указан список фактических параметров (их перечисление через «,»). Когда осуществляется вызов процедуры, то фактические параметры выступают в качестве формальных параметров, которые находятся на том же месте в заголовке процедуры. В результате передаются входные параметры, а затем происходит выполнение операторов исполняемой части, а после этого осуществляется возврат в вызывающий блок.
Функция в Паскале вызывается аналогично, однако есть возможность вызвать функцию внутри какого-нибудь выражения, т.е. имя функции может находиться в разделе условий оператора if, справа от оператора присваивания и т.д. Чтобы передать в вызывающий блок выходное значение функции в исполняемой части, перед возвратом в вызывающий блок нужно прописать команду:
Когда появилась необходимость вызвать процедуру и функцию, то следует руководствоваться следующими правилами
Заметка. Имена фактических и формальных параметров могут быть одинаковыми — это не вызывает никаких проблем, поскольку соответствующие им параметры в любом случае окажутся разными по той причине, что хранятся в различных областях памяти.
Пример программы на применение процедуры в языке Pascal
Теперь на практике рассмотрим, как используются процедуры. Задача такая: найти максимум из 2-х целых чисел. Внизу представлен листинг этой программы:
Пример программы на использование функции в языке Pascal
Разработаем предыдущую программу уже с использованием функции:
Надеюсь, благодаря этой статье, Вы будете знать, как использовать процедуры и функции Паскаль.
