Р.У. Себеста - Основные копцепции языков программирования (2001) (1160794), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Например, поскольку в языке Рааса( нет оператора сортировки, пользователь может создать процедуру для сортировки массива данных и использовать вызов этой процедуры вместо отсутствующего в языке оператора сортировки. Процедуры могут вырабатывать результаты в вызывающем программном модуле двумя способами.
Во-первых, если существуют переменные, не являющиеся формальными параметрами, но остающиеся видимыми и в процедуре и в вызывающем модуле, то процедура может изменять их значения. Во-вторых, если подпрограмма имеет формальные параметры, позволяющие передавать данные в вызывающий модуль, то эти параметры можно изменять. Функции по своей структуре напоминают процедуры, но они семантически моделируют математические функции. Если функция является точной моделью, то она не имеет побочных эффектов. Зто значит, что она не изменяет ни свои параметры, ни какие-либо другие переменные, определенные вне функции, 350 Глава 8.
Подпрограммы Ф> нкции вызываются посредством указания их имен в выражениях вместе с соответ.гэ>юшими фактическими параметрами. Значение, вычисленное при выполнении функ, ь возвращается в вызывающий модуль, заменяя собой сам вызов. Например, значение =.
эзжения й (х) представляет собой результат вычисления функции г', вызванной с пагзчетроч х. Единственным результатом работы функции, не имеющей побочных эффек— э. является возвращаемое ею значение. Ф>нкцни определяют новые операторы, определяемые самим пользователем.
Напри;".. если в языке нет оператора, выполняющего возведение в степень, можно написать : -'цию, возвращающую значение одного из своих параметров, возведенное в степень. манную вторым параметром. Ее заголовок в языке С имеет следующий вид: б1оак рочег (г1оас Ьаяе, Е1оас ехр) =:. этом функцию можно вызвать так: г=яц1г = 3.4 * ронег(10.0, х) . -зндартные библиотеки функций языка С всегда содержат подобную функцию с име: ° = =н. Сравните ее с аналогичным оператором в языке ГОКТКА)4, в котором возве: -; е в степень является встроенной операцией: 133"БТ = 3.4 * 10.0 ** Х 3 языках Ада и С++ пользователю разрешается перегружать операторы, определяя - з:е функции.
В этих языках пользователь мог бы определить оператор возведения в .-=-:нь. который использовался бы аналогично встроенному оператору возведения в .-:-ень языка ГОКТКАХ. Перегрузка операторов, определенная пользователем, обе>ж..:-:я в разделе 8.!2. Б большинстве распространенных языков программирования можно создавать как ии. так и процедуры. В языках С и С++ есть только функции.
Однако эти функции -,-. вести себя подобно процедурам. Их можно определить как функции, не возвра.-. щие никакого значения, указав тип возвращаемого ими значения зарезервирован- -: " словом чолй. Поскольку выражения в этих языках могут использоваться как опера- . -..-. автономный вызов функции, не возвращающей никакого значения, вполне допус° В качестве примера рассмотрим следующий заголовок функции и ее вызов: :эхВ яоГГ (1пк 11яс [), дпк 11яс1еп); г=(ясогея, 100); ' '.столы в языках >ача и С++ аналогичны функциям в языке С. 8.3. Вопросы разработки подпрограмм .
зпрограммы представляют собой сложные структуры в языках программирования. зледует из того длинного списка вопросов, которые возникают при их разработке. - ч из очевидных вопросов, связанных с разработкой программ, является выбор ме,.ли методов передачи параметров. Большое разнообразие методов, применяемых в чных языках, отражает расхождение во мнениях по этому вопросу. С предыдущим г:;ом тесно связан следующий: выполняется ли проверка типов фактических пара: —..
э на предмет их соответствия типам формальных параметров. з51 :. Вопросы разработки подпрограмм Природа локальной среды подпрограммы в некоторой степени определяет природу самой подпрограммы. Наиболее важный вопрос здесь заключается в том, каким образом размещаются в памяти локальные переменные: статически или динамически. Как указывалось ранее, некоторые языки позволяют передавать имена подпрограмм в качестве параметров. Возникает простой вопрос — следует лн предусматривать такую возможность в языке? Если ла, то возникает вопрос о том, что представляет собой среда ссылок подпрограммы.
которая подлежит передаче в качестве параметра. Другой вопрос, связанный с предыдущими, состоит в следующем: выполняется лн проверка типов параметров подпрограмм, передаваемых как параметр. Следующий вопрос: могут лн определения подпрограмм помещаться внутри других определений подпрограмм. Далее, существуют вопросы, можно ли перегружать подпрограммы или делать их настраиваемыми.
Перегруженная подпрограмма имеет то же имя, что и другая подпрограмма в той же самой среде ссылок. Настраиваемая подпрограмма — это подпрограмма, при разных вызовах осуществляющая вычисление над данными разных типов. Кроме того, полезный для создания значительных программных систем язык программирования должен позволять выполнять компиляцию отдельных частей программы (в отличие от требования компиляции только полных программ). Если язык предоставляет средства для такого вида компиляции, возникает вопрос: насколько гибким и надежным должен быть этот механизм. Использовались два разных подхода к решению этой проблемы — раздельная компиляция и независимая компиляция.
Ниже приводится итоговый список вопросов, связанных с разработкой подпрограмм вообще. Дополнительные вопросы, имеющие отношение к функциям, обсуждаются в разлеле 8.!О, ° Какой метод или методы передачи параметров используются? ° Осуществляется ли проверка типов фактических параметров на предмет их соответствия типам формальных параметров? ° Каким образом размещаются в памяти локальные переменные: статически или динамически? ° Если подпрограммы могут передаваться в качестве параметров, что представляет собой среда ссылок такой подпрограммы? ° Если подпрограммы могут передаваться в качестве параметров, осуществляется ли проверка типов при вызове этих подпрограмм? ° Могут ли определения подпрограмм появляться внутри определений других подпрограмм? ° Можно ли перегружать подпрограммы? ° Могут ли подпрограммы быть настраиваемыми? ° Возможна лн раздельная или независимая компиляция? Эти вопросы и примеры проектных решений будут обсуждаться в следующих разделах.
352 Глава 8. Подпрограммы 8.4. Среды локальных ссылок В подпрограммах обычно можно определять их собственные переменные, создавая такнч образом локальные среды ссылок. Переменные, определенные внутри подпроачч. называются локальными, поскольку доступ к ним обычно ограничен подпро=анной. в которой они определены. В терминах главы 4 локальные переменные могут быть либо статическими, либо ди-зчнческими.
Если локальные переменные являются автоматическими (ззаск-оупашк). -, помещаются в стек в начале выполнения подпрограммы и удаляются опуда после ее ззершення. Автоматические локальные переменные имеют несколько преимушеств, и ; овное из них заключается в гибкости, которую они придают подпрограммам. Суше.-венным моментом является то, что рекурсивные подпрограммы имеют автоматические -:хальные переменные. Другое преимушество автоматических локальных переменных :::гонт в том, что некоторые ячейки.
памяти, выделяемой для хранения локальных перееиных, могут использоваться совместно. Такое совместное использование памяти, очезидно. невозможно длл подпрограмм, являющихся активными в одно и то же время. , ейчас это уже не является таким большим преимушеством, каким оно было во времена ° . чпьютеров, имевших намного меньший объем памяти. Основные недостатки использования автоматических локальных переменных состоят з след)юшем. Во-первых, при каждом вызове подпрограммы затрачивается время. необ: =ичое для размещения таких переменных в памяти, их инициализации (при необходи:;си) и удаления.
Во-вторых, доступ к автоматическим локальным переменным должен . = -ь косвенным. в то время как доступ к статическим переменным является прямым. .:;венность доступа объясняется тем, что местоположение конкретной локальной пере° зиной в стеке можно определить только во время выполнения программы (см. главу 9). 8 эольшинстве компьютеров косвенная адресация медленнее, чем прямая. Наконец„при заботе с автоматическими локальными переменными подпрограммы не могут помнить :зою предысторию, т.е.
они не могут сохранять значения локальных переменных между зь:зовами. Распространенным примером, иллюстрирующим необходимость подпро=змм, помнящих свою предысторию, являются подпрограммы генерации псевлослу-зпных чисел. При каждом вызове такой подпрограммы вычисляется одно псевдослу-зйное число с использованием предыдущего вычисленного псевдослучайного числа. :ледовательно, это предыдущее число должно храниться в статической локальной переменной, Сопрограммы и подпрограммы, используемые в конструкциях циклических , тераторов (см. главу 7), представляют собой другой пример необходимости подпра. вим.
помнящих свою предысторию. Основное преимушество статических локальных переменных состоит в том, что они чень эффективны — доступ к ним осуществляется намного быстрее, поскольку он явля:гся прямым. Более того, они не требуют накладных расходов, связанных с расположением переменных в памяти и удалением их из нее. Кроме того, они позволяют созлавать -одпрограммы, помнящие свою предысторию. Наибольшим недостатком этих переменных является их неспособность поддерживать рекурсию. В языке А) ОО(.
60 и языках. произошедших от него, локальные переменные в подгрограммах по умолчанию являются автоматическими. В языках С и С++ локальные пегеченные являются автоматическими, если они не объявлены специально как статиче:кие с помощью зарезервированного слова есесхо. Например, в след>ющей функции 8.4. Среды локальных ссылок на языке С (или С++) переменная вша является статической, а переменная сосцов автоматической. дпе ас)с)ег(йпп 11ат [), Дпк 11агеп) ( всейда Дпс ацпг = О) дпк соцпт; йок (сорос = Ог соипг < 11аг1еп; сорос ++) вага + 11вс (соцпс] кекакп англ! ) Полпрограммы в языках Рааса!, Мог(и)а-2 и Аг(а, как и методы в языке )ача. имеют только автоматические локальные переменные. Как обсуждалось в главе 4, в средствах реализации языка РОКТКА)4 77 можно по выбору обьявлять локальные переменные статическими или автоматическими. В большинстве средств реализации, следуя традициям ранних версий языка РОКТКА)4, локальные переменные считаются статическими.
Действительно, поскольку версии языка РОКТКАН, предшествовавшие языку РОКТКАН 90, не допускают рекурсию, нет никакой необходимости в том, чтобы делать их автоматическими. Хранение переменных в памяти обычно не рассматривается как нечто. стоящее потери эффективности. Пользователи языка РОКТКАХ 77 могут сделать одну или несколько локальных переменных статическими независимо от реализации, перечислив их имена в операторе ЯАНЕ. В языке РОКТКА)4 90 полпрограммы могут явно обьявляться рекурсивными. В этом случае их локальные переменные являются автоматическими. Эта идея, заключающаяся в явном указании того, что данная функция может быть рекурсивной, происходит из языка Р1./1. Цель этого — эффективная реализация нерекурсивных подпрограмм. 8.5. Методы передачи параметров Методы передачи параметров — это способы, которыми параметры передаются в подпрограммы и/или возвращаются из нее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
