Выражения с побочными эффектами. Язык Паскаль

А. А. Вылиток© 2007Выражения с побочными эффектами.Язык ПаскальПрограмма, процедура, функция в языке Паскаль состоят из заголовка(содержащего соответственно ключевые слова program, procedure, function) и блока.Блок содержит раздел описаний (меток, констант, типов, переменных, процедур ифункций) и раздел операторов.Значения переменных изменяются операторами ввода, присваивания, вызовамипроцедур. Операторы могут содержать выражения 1. Основное назначениевыражения — получить новое значение из уже известных значений путем выполненияопределенных операций.Образно говоря, выражение — это фабрика по производству значений. Сырьемдля этой фабрики являются значения переменных, входящих в выражение, апродукцией — получаемое значение.

Продукция потребляется оператором, внутрикоторого данное выражение находится. Рассмотрим «работу» выражения a + 3. Пусть aимеет значение 2. Прежде всего, вычисляются значения простейших подвыражений a и3 — они равны соответственно двум и трем, — а затем конструируется новое значение,равное их сумме. Таким образом, фабрика изготовит нам целое число пять.Заметим, что не все тонкости производственных процессов фабрики намизвестны.

К примеру, про выражение 1*3 + 4 div 2 мы можем сказать, что операция «+»будет выполнена позже, чем любая из операций «*» и «div», поскольку операндамиоперации «+» являются подвыражения 1*3 и 4 div 2. Но мы не можем ничего сказать опорядке «*» и «div», поскольку в Паскале порядок вычисления операндов для операции«+» не определен 2. Это значит, что имеется некоторая свобода: выполнить сначалаоперацию «*», затем «div», или сначала «div», затем «*» или, если позволяетвычислительная система, выполнить «*» и «div» одновременно (параллельно).

Любойиз этих трех способов может быть выбран для вычисления — значение выражения1*3 + 4 div 2 от этого выбора не зависит. Фабрика не должна оказывать влияние наокружающую среду, т. е. не должна «портить» (изменять) значения переменных. Иначесвободный выбор последовательности операций может повлиять на готовуюпродукцию и получится не то значение, которое ожидалось. Ниже будет приведенпример, подтверждающий такую возможность.Выражение обладает побочным эффектом, если в процессе его вычисленияизменяются значения переменных, описанных в том же блоке, где находится данноевыражение, или в объемлющих блоках.

Выполнение стандартных операций (сложение,умножение и т.п.) не приводит к побочным эффектам. Однако выражение можетсодержать вызов функции 3. Если вызванная функция изменяет только свои локальныепеременные, то такой вызов не обладает побочным эффектом (локальные переменные123Выражение в языке Паскаль не является самостоятельным действием, оно всегда находится внутрикакого-нибудь оператора, например, в правой части оператора присваивания, в заголовке цикла whileи др.Порядок вычисления операндов не определен для любой бинарной операции. Также не определенпорядок вычисления фактических параметров в вызове функции.Вызов любой стандартной функции (sin, cos, abs и т.

п.) не обладает побочным эффектом приусловии, что фактический параметр задан выражением без побочных эффектов.могут меняться, но они существуют, только пока функция выполняется, и «исчезают»,когда функция возвращает значение в точку вызова). Если же функция изменяетглобальную (внешнюю) по отношению к ней переменную, то вызов такой функцииобладает побочным эффектом.4Побочные эффекты в выражениях Паскаля считаются плохим стилем, но иногдана это идут сознательно, желая повысить эффективность программы. Например, можноописать логическую функцию find (A, e, num), определяющую содержится ли в массивеA элемент, равный e, так, чтобы в случае успеха индекс найденного элементаприсваивался бы переменной num.Рассмотрим следующую программу.program bad_programming(output);var i: integer;a: array[1..2] of integer;function foo: integer;beginfoo := i;i:= i+1end;begini:=1; a[1]:=0; a[2]:=0;a[foo]:=foo;writeln(a[1],a[2]);writeln(foo-foo-foo)end.Так как порядок вычисления левой и правой частей оператора присваивания ипорядок вычисления левого и правого операнда бинарной операции (здесь «−» —вычитание) зависят от реализации, нельзя сказать, что будет напечатано даннойпрограммой.

С точки зрения Стандарта такая программа должна считаться ошибочной.Побочным эффектом в данной программе обладает выражение foo, а также выражения,содержащие его в качестве подвыражения.Иногда словосочетание «побочный эффект» трактуют более широко. Например,говорят о побочном эффекте процедуры сортировки массива sort (A), которая не толькопереупорядочивает элементы массива A по неубыванию, но и увеличивает значениеглобальной переменной i на единицу, о чем никак нельзя догадаться по заголовкупроцедуры.

Побочного эффекта в строгом смысле здесь нет, поскольку вызовпроцедуры — это не операция (не выражение), а оператор. Одно из предназначенийоператоров как раз и состоит в том, чтобы изменять значения переменных. Другойвопрос, легко ли читателю программы понять, какие переменные будут меняться привыполнении оператора вызова процедуры. Наверное, об этом должен позаботитьсяавтор программы...4Если функция осуществляет ввод или вывод, то вызов такой функции обладает побочным эффектом,поскольку изменяются глобальные файловые переменные input или output..