5. Области действия имён в программах.

В программах, не использующих подпрограммы, имена, описанные в разделе описаний, действуют во всей программе, не вызывая каких-либо проблем. Совершенно иная ситуация имеет место, когда в программе используются подпрограммы. В подпрограммах могут использоваться свои локальные (внутренние) имена, и кроме того, она может также использовать глобальные (внешние) для неё имена из других подпрограмм или основной программы. Поскольку допустима иерархия подпрограмм в основной программе, необходимы чёткие правила действия имён в программах с подпрограммами. Рассмотрим эти правила, действующие в Турбо Паскале. Введём соответствующие определения.

Локальными именами подпрограммы называются те имена, которые описаны в этой подпрограмме (в её разделе описаний). Все остальные, используемые в подпрограмме имена, являются глобальными именами данной подпрограммы.

Правило действия локальных имён: все локальные имена доступны внутри подпрограммы и недоступны вне этой подпрограммы. Другими словами локальные имена теряют свои значения непосредственно при завершении подпрограммы. Пример: в процедуре print_f имена count, X, j - локальные имена.

Правило действия глобальных имён: все глобальные имена доступны внутри подпрограмм в том случае, если они отличны от локальных имён. В той же процедуре print_f глобальным именем является имя процедуры window (из модуля CRT).

Правило коллизии имён: Если локальные и глобальные имена (и типы) совпадают, то действует локальное имя, (оно "закрывает" такое же глобальное имя внутри подпрограммы).

Правило коллизии имён введено таким образом, что локальным объектам можно давать любые имена, не заботясь об их возможном совпадении с глобальными именами. Подпрограмму можно представлять как некоторый "черный ящик с полупрозрачными стенками ": для внешнего окружения она "черный ящик", а изнутри она прозрачна, так что "видит" всё внешнее окружение.

Формальные параметры подпрограммы локальны в этой подпрограмме, а фактические - глобальны.

Глобальные имена (не входящие в фактические параметры) в силу правила их действия могут выступать как ещё один механизм связи подпрограмм с внешним окружением (дополнительный к механизму параметров подпрограмм, который следует считать основным).

Однако при проектировании процедур по возможности следует использовать механизм параметров, поскольку он более структурированный и приводит к более понятным текстам программ. Если в подпрограмме используются одновременно и параметры и глобальные переменные, то это может быть свидетельством неудачно проведенной декомпозиции на подпрограммы: общее правило проектирования подпрограмм гласит, что подпрограмма должна иметь связи через минимальное число параметров или глобальных переменных. Впрочем, исключать использование глобальных переменных как самостоятельно, так и совместно с параметрами, конечно, нельзя.

6. Особенности разработки программ с подпрограммами на Турбо Паскале.

Практически все используемые прикладные программы - это программы с подпрограммами (процедурами и функциями). Подпрограммы, как уже указывалось, позволяют преодолевать сложность, обеспечивая декомпозицию программы на более простые составные части. Разработка программ на Турбо-Паскале с подпрограммами имеет ряд отличий от той методики, которая изложена выше применительно с простым программам. Эти отличия касаются как этапа разработки проекта, так и разработки алгоритма задачи. Остановимся на них несколько более детально.

При разработке проекта программы с подпрограммами обычно определяется и состав основных подпрограмм, предполагаемых для использования, хотя для программ с небольшим количеством подпрограмм состав подпрограмм часто определяется на этапе разработки алгоритма. В проекте программы состав основных подпрограмм может быть указан в разделе входных и выходных переменных, предназначенном также и для описания новых типов данных, используемых в этих переменных. В остальном проект программы с подпрограммами создается также, как и для программ без подпрограмм.

При разработке алгоритма на псевдокоде для программы с подпрограммами возможны две стратегии (или их сочетание).

Первая стратегия предполагает, что состав подпрограмм определяется раньше фактического использования этих подпрограмм в разделе операторов программы. Для таких подпрограмм вначале указывается их заголовок (в разделе описаний программы), возможно с необходимыми комментариями и возможно без расшифровки реализации этих подпрограмм. Затем в разделе операторов используются вызовы этих подпрограмм. Если тела подпрограмм ещё отсутствуют, то они создаются в процессе последующих уточнений.

Вторая стратегия предполагает, что вызовы подпрограмм использованы раньше, чем появилось описание подпрограмм (даже в виде заголовка). Эта стратегия естественна для случаев, когда состав подпрограмм не определён на этапе проекта программы, и подпрограммы "зарождаются" непосредственно при создании алгоритма задачи. Использование "опережающего" вызова предполагает, что после этого будет уточнен раздел описаний и в нём будет спроектировано тело подпрограммы.

Необходимо учесть также некоторые особенности проектирования подпрограмм по сравнению с обычными программами:

во-первых, заголовок подпрограммы, в отличие от заголовка программы, содержит, по сути, полную информацию о входных и выходных переменных подпрограммы в виде описания формальных параметров. Таким образом, заголовок подпрограммы выполняет функцию проекта подпрограммы, а именно разделов входных - выходных переменных и аномалий (поскольку аномалии следует отображать в виде специально предусмотренных параметров). Вся недостающая информация (например, функциональное назначение подпрограммы) может быть указана в комментариях заголовка подпрограммы.

во-вторых, многие подпрограммы непосредственно не используют операторы вывода на экран. В этих случаях нет необходимости в описании экранной формы.

Таким образом, при разработке подпрограмм во многих случаях нет необходимости в оформлении проекта подпрограммы иначе, чем в это предусмотрено в самом заголовке подпрограммы.

Методика разработки алгоритма подпрограммы не отличается от разработки алгоритма программы. Приведем пример разработки программы с функцией:

program letters; {проект}

1.Постановка задачи:

Для вводимой строки символов определить и вывести на экран все

повторяющиеся латинские буквы (не различая большие и малые буквы).

2. Входные и выходные переменные:

str: string; {входная строка}

j:char; {текущая латинская буква}

3. Аномалии:

if <отсутствуют повтор. латинские буквы> then ‘Нет повторяющихся букв’

4. Экранная форма:

begin

‘Введите строку:’

<str>

‘Повторяющиеся буквы:’

[ {<j>}]

[ Нет повторяющихся букв]

end.

program letters; {0.1}

{Нахождение повторяющихся латинских букв во вводимой строке}

var str:string;j:char;alfa:Boolean;

{0* function count(s:string;k:char):byte;}

{число вхождений символа k в строку s}

BEGIN writeln('Введите строку:');readln(str); writeln('Повторяющиеся буквы:'); alfa:=true; for j:='A' to 'Z' do if count(str,j)>1 then begin write(j,' ');alfa:=false end;

if alfa then writeln('Нет повторяющихся букв');writeln;

END.

program letters;{0.2}

{Нахождение повторяющихся латинских букв во вводимой строке}

var str:string;j:char;alfa:Boolean;

function count(s:string;k:char):byte;

var c,j:byte;

begin c:=0;for j:=1 to length(s) do

if upcase(s[j])=k then c:=c+1;count:=c

end{count};

BEGIN writeln('Введите строку:');readln(str); writeln('Повторяющиеся буквы:'); alfa:=true; for j:='A' to 'Z' do if count(str,j)>1 then begin write(j,' ');alfa:=false end;

if alfa then writeln('Нет повторяющихся букв');writeln;

END.