Некоторая последовательность инструкций которая может вызываться в нескольких местах программы - Instruktiv.top - инструкции по применению и эксплуатации на

Подпрограмма (Subprogram) — программа, являющаяся частью другой программы и удовлетворяющая требованиям языка программирования к структуре программы.

[ГОСТ 19781-90. Обеспечение систем обработки информации программное. Термины и определения]

Подпрограмма – программа, являющаяся частью другой программы и удовлетворяющая требованиям языка программирования.

[Еропкин И.В. Термины и определения. Программирование в компьютерных системах. http://enciklopediyastroy.ru ext.spb.ru›/Электронный журнал Экстернат. РФ›/свободный]

Подпрограмма (subroutine) — параметризуемый именованный программный блок, конкретное выполнение которого определяется вызовом процедуры.

Примечание. Область применения — языки программирования.

[ГОСТ 33707-2016. (ISO/IEC 2382:2015) Информационные технологии (ИТ). Словарь]

Подпрограмма – некоторая последовательность инструкций, которая может вызываться в нескольких местах программы, программная единица, компилируемая независимо от остальных частей программы. В Объектно-ориентированном программировании соответствует методу.

[Камаев В. А., Костерин В. В. Основные термины и определения. Технологии программирования. Факультет электроники и вычислительной техники (ФЭВТ) (ВолгГТУ). (Электронный ресурс). Режим доступа: http:// fevt.ru /, свободный.]

Подпрограмма — это часть кода программы, которую можно вызвать произвольное количество раз из любого места программы. Если существуют однотипные задачи, которые выполняются в разных местах программы, то эти задачи целесообразно выделять в подпрограмму.

[Пузырёв, П. И. Микроконтроллеры : учеб. пособие / П. И. Пузырёв, А. И. Одинец, К. В. Семенов ; Минобрнауки России, Ом. гос. техн. ун-т. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2022 – 1 CD-ROM (10,04 Мб).]

Источник

7.3. РЕТРОСПЕКТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕМОНСТРАЦИОННОЙ ПРОГРАММЫ MCALC ФИРМЫ «BORLAND INC.»

Согласно ретроспективно проведенного системного анализа (см. гл. 2), фирма «Borland Inc.» приняла решение о реализации демонстрационного примера программы электронной таблицы. Вполне возможно сгенерировать множество вариантов реализации электронной таблицы, начиная от варианта со всеми клетками в одном окне и кончая, например, вариантом Excel. Однако фирма «Borland Inc.» избрала вариант с прокруткой информации клеток в окне, изменением адресов клеток при вставках строк и столбцов, а также при их удалении. В проект введены требования разработки некоммерческого изделия. Размер таблицы ограничен 100–100 клетками. В программе отсутствует функция копирования клеток. Избранная сложность реализуемого варианта соответствует многофайловому проекту. Программа имеет функции поддержки вывода на дисплей, ввода с клавиатуры; в ней реализован интерпретатор формул с математическими функциями; для сохранения информации таблицы используется файл сложной организации, рассмотренный в гл. 3. Все это позволяет продемонстрировать возможности компилятора.

Программа Mcalc 1985–1988 гг. (Turbo Pascal 5.0) состоит из следующих файлов:

• mcalc.pas — файл основной программы;

• mcvars.pas — файл глобальных описаний;

• mcdisply.pas — файл подпрограмм работы с дисплеем;

• mcmvsmem.asm — ассемблерный файл подпрограмм запоминания в оперативной памяти информации экрана, а также восстановления ранее сохраненной информации экрана;

• mcinput.pas — файл подпрограмм ввода данных с клавиатуры;

• mcommand.pas — файл подпрограмм, обслуживающих систему меню и действий, выбранных посредством меню;

• mcutil.pas — файл вспомогательных подпрограмм;

• mcparser.pas — файл интерпретатора арифметических выражений формул клеток.

Все файлы закодированы с соблюдением развиваемых стандартов оформления. Так, в файлах mcdisply.pas, mcinput.pas описания прототипов подпрограмм выполнены с использованием более раннего синтаксиса языка программирования, что говорит об их заимствовании из программ, написанных ранее; при этом можно выявить их небольшое модифицирование (рефакторинг).

Хотя фирма «Borland Inc.» занимается разработкой компиляторов, файл mcparser.pas также является заимствованным из UNIX YACC utility и лишь частично модифицированным. Остальные файлы являются оригинальными.

Ассемблерный файл mcmvsmem.asm является искусственно добавленным. Цель его добавления — демонстрация возможности использования ассемблерных вставок. Содержащиеся в нем алгоритмы вполне можно было бы реализовать на языке Pascal. Более того, можно было бы вообще обойтись без реализованных в нем подпрограмм, правда, при этом были бы видны некоторые задержки вывода информации на экран.

С целью совершения улучшающей проект новой проектной итерации получим из существующего проекта проектную документацию, состоящую из описания структуры данных программы; функционального описания основного ядра программы; схемы иерархии модулей основного ядра программы; спецификации назначения модулей основного ядра программы.

Рассмотрим организацию файла mcvars.pas, содержащего в основном описание структуры внутренних данных программы. Файл содержит описания в секции interface. Секция implementation пустая.

В начале файла содержится код, который в зависимости от наличия сопроцессора транслируется в одном из двух вариантов:

{$IFOPT N+}

{Есть встроенный сопроцессор}

type

Real = Extended; {Замена типа Real на Extended}

const

EXPLIMIT = 11356; {Предельное значение аргумента экспоненты}

SQRLIMIT = 1Е2466;{Предельное значение аргумента SQRT}

….

{$ELSE}

const

{Тип Real не переопределен}

EXPLIMIT = 88; {Предельное значение аргумента экспоненты}

SQRLIMIT = 1E18; {Предельное значение аргумента SQRT}

….

{$ENDIF}

Описания констант содержат следующие блоки:

— блок строчных констант, содержащих информацию всех выводимых на экран и в файлы текстовых надписей (для русификации всей программы требуется изменить только эту информацию);

— блок парных строк текстов меню и «горячих» клавиш выбора тем меню;

— блок описания важнейших констант, определяющих размерность таблицы и расположение информации на экране

MAXCOLS = 100; { Maximum is 702 } {Размер таблицы}

MAXROWS = 100;

MINCOLWIDTH = 3; {Минимальная ширина столбца}

MAXCOLWIDTH = 77; {Максимальная ширина столбца}

….

— блок описания цветов всех полей экрана, модификация констант которого позволяет оперативно изменять цвета;

— основные константы, мнемоника имен которых облегчает восприятие текстов программы

HIGHLIGHT = True; {Подсвеченная текущая клетка}

NOHIGHLIGHT = False; {Неподсвеченная клетка}

{Атрибут содержимого клетки}

ТХТ = 0;

VALUE = 1;

FORMULA = 2;

….

{Разрешенные буквы}

LETTERS: set of Char = [‘A’..’Z’, ‘a’..’z’];

— коды управляющих клавиш клавиатуры.

Следует отметить, что приведены даже коды неиспользуемых в программе управляющих клавиш клавиатуры. Это соответствует факту копирования данных кодов из кода какой-то другой разработки.

Далее следуют описания типа информации содержимого табличной клетки и типа указателя на клетку:

type

CellRec = record

Error: Boolean;

case Attrib: Byte of

TXT: (T: IString);

VALUE: (Value: Real);

FORMULA: (Fvalue: Real;

Formula: IString);

end;

CellPtr = ^CellRec; {Указатель на клетку}

Данный тип организован так, что клетка всегда может содержать признак ошибки расчетов Error и размещать три варианта информации: текст, значение и формулу.

Далее описаны основные глобальные переменные. Описания начинаются с определения двухмерного, постоянно находящегося в памяти массива Cell указателя на клетки таблицы. Это позволяет не расходовать память на пустые клетки. Память под информацию клетки выделяется динамически в количестве, строго соответствующем информации клетки. Без использования динамически выделяемой памяти было бы невозможно разместить информацию клеток таблицы в 640К памяти машин того времени.

MAXCOLS*MAXROWS*[SizeOf(Istring)+SizeOf(Extened)] = 100*100*[80+10] = 900K

Далее следуют описание переменной, являющейся указателем на текущую клетку таблицы, описание массива форматов клеток и переменных позиционирования информации на экране.

Cell: array [1..MAXCOLS, 1..MAXROWS] of CellPtr;

CurCell: CellPtr; {Указатель на текущую клетку}

Format: array [1..MAXCOLS, 1..MAXROWS] of Byte;

LeftCol, RightCol, TopRow, BottomRow,

{Позиционирование}

CurCol, CurRow, LastCol, LastRow: Word;

….

Следует отметить, что выделение отдельного массива форматов информации клеток является не оправданным. Практичнее ввести байт информации формата клетки в тип CellRec.

Сравните этот проект структуры данных с проектом структуры данных электронной таблицы, представленной в гл. 3.

Для составления оставшейся проектной документации выполним трассировку программы. После двойного нажатия клавиши начинает исполняться настроечный код, содержащийся в файлах *.TPU, и далее начинают выполняться операторы основной программы program Mcalc, находящейся в файле mcalc.pas.

В результате исследований была выявлена схема иерархии модулей программы, изображенная на рис. 7.3–7.5. Расшифровка обозначений схемы иерархии представлена в табл. 7.1.

Рис. 7.3. Фрагмент схемы иерархии основных модулей программы

Рис. 7.4. Схема иерархии модуля RedrawScreen

Рис. 7.5. Сокращенная схема иерархии модуля Run

Таблица 7.1

Расшифровка обозначений схемы иерархии

Имя модуля	Файл	Назначение модуля
Act	Mclib	Обрабатывает информацию введенной строки, занося ее в клетку
CenterColString	Mcutil	Рассчитывает X координату центрируемой в поле вывода строки
ChangeAutoCalc	Mclib	Устанавливает автоматический и ручной режимы рекалькуляции таблицы
ChangeFormDisplay	Mclib	Устанавливает режим видимости значений формул или текста формул
ClearInput	Mcdisplay	Очищает на экране поле строки ввода
ClrScr	Crt	Очищает информацию в окне экрана
DisplayCell	Mclib	Выводит на экран информацию клетки
DisplayScreen	Mclib	Отображает на экране внутреннюю информацию таблицы
EditCell	Mcommand	Осуществляет редактирование содержимого клетки
EditString	Mcinput	Редактор текстовой строки
EgaInstalled	Mcdisplay	Функция, определяющая наличие видеокарты EGA
FillChar	Dos	Присваивает элементам массива значение символа
GetCursor	Mcdisplay	Считывает толщину курсора в переменную
GetInput	Mcinput	Получив первый введенный символ, продолжает ввод информации клетки
GetKey	Mcinput	Формирует слово расширенного кода клавиши
GetSetCursor	Mcdisplay	Считывает толщину курсора в переменную и устанавливает новую толщину курсора
GotoXY	Mcdisplay	Перемещает курсор в соответствии с заданными координатами дисплея
InitColorTable	Mcdisplay	Инициализирует массив пересчета цветов для монохромного монитора
InitDisplay	Mcdisplay	Инициализирует видеокарту на работу в режиме 80-25
InitVars	Mcutil	Инициализирует значения основных переменных программы
Intr	Dos	Вызывает прерывание MS DOS
LoadSheet	Mcommand	Загружает информацию таблицы из файла
MainMenu	Mcommand	Реализует выбор тем меню программы
Mcalc	Mcalc	Главная программа
ParamCount	Dos	Счетчик полей командной строки запуска программы Mcalc
ParamStr	Dos	Возвращает значения заданного поля командной строки запуска программы Mcalc
PrintCol	Mcdisplay	Выводит значение координаты колонки таблицы
PrintFreeMem	Mcdisplay	Выводит на экран значение остатка свободной памяти
PrintRow	Mcdisplay	Выводит значение координаты строки таблицы
ReadKey	Mcinput	Считывает короткий код одной нажатой клавиши
Recalc	Mclib	Осуществляет перерасчет значений формул клеток таблицы
RedrawScreen	Mclib	Отображает на экране всю информацию таблицы
Run	Mcalc	Главный цикл программы
Scroll	Mcdisplay	Прокручивает информацию экрана в указанном направлении; устанавливает цвет фона освободившейся части экрана
SetBottomRow	Mcdisplay	Выводит на экран столбец с номерами строк таблицы
SetColor	Mcdisplay	Устанавливает цвет вывода строк на экран
SetCursor	Mcdisplay	Устанавливает заданную толщину курсора
SetRightCol	Mcdisplay	Выводит на экран строку с наименованиями столбцов таблицы
ShowCellType	Mcdisplay	Выводит на экран надпись о типе текущей клетки таблицы
TextMode	Dos	Переводит экран в указанный текстовый режим
Window	Crt	Определяет окно на экране дисплея
Write	—	Оператор вывода языка Pascal
WriteXY	Mcdisplay	Осуществляет вывод заданного числа символов заданной строки по заданным координатам дисплея

Рассмотрим функциональное описание основного ядра программы. В файле mcutil.pas исполняется рудиментарный, оставшийся от прежних разработок код:

HeapError:= @HeapFunc;

В файле mcdisplay.pas последовательно выполняются подпрограммы: InitDisplay, GetSetCursor, Window, EGAInsalled.

Процедура InitDisplay инициализирует видеокарту на работу в режиме 80 25 при помощи вызова прерывания 10h и вызовом процедуры InitColorTable инициализирует массив пересчета цветов для монохромного монитора. Последний массив используется при вызовах процедуры SetColor.

Процедура GetSetCursor при помощи процедуры GetCursor считывает толщину курсора в переменную OldCursor и при помощи процедуры SetCursor устанавливает новую толщину курсора (NOCURSOR).

Процедура Window определяет окно на экране дисплея для размещения информации всей таблицы. Далее начинает выполняться код главной программы Mcalc.

Присваиванием CheckBreak:= False запрещается использование клавиши немедленного завершения программы.

Вывод начальной заставки осуществляется следующими вызовами подпрограмм. Процедурами SetColor и ClrScr производится очистка окна программы. Двойным вызовом процедур SetColor и WriteXY выводятся две строки начальной заставки. Несмотря на отсутствие курсора, отрабатывается рудиментарный вызов «сокрытия» курсора GotoXY(80,25). При помощи функции GetKey осуществляется ожидание нажатия пользователем любой клавиши.

Процедурами SetColor и ClrScr производится очистка окна программы.

Вызовом процедуры InitVars инициализируются значения основных переменных программы. Массивы инициализируются значениями по умолчанию вызова процедуры FillChar.

Присваиванием Changed:= False указывается факт неизменности информации клеток таблицы после момента инициализации переменных для запрещения срабатывания автосохранения.

Вызовом процедуры RedrawScreen производится отображение на экране всей информации таблицы.

Если значение ParamCount = 1, то в командной строке MS DOS вызова программы было указано имя файла таблицы. В этом случае выполняется процедура LoadSheet, которая загружает информацию таблицы из файла с именем файла, полученном при помощи вызова функции ParamStr.

Наконец, отрабатывает «лишний» вызов Clearlnput, который дублируется в начале последующей процедуры Run, содержащей главный цикл программы.

При завершении выполнения программы последовательно производится установка цвета экрана, вызовом TextMode переводится экран в текстовый режим, запомненный в переменной OldMode, и, наконец, вызовом SetCursor восстанавливается толщина курсора, запомненная в переменной OldCursor.

Работа процедуры RedrawScreen заключается в последовательном выводе на экран информации:

• процедурой SetRightCol выводится на экран строка с наименованиями столбцов таблицы;

• процедурой SetBottomRow выводится на экран колонка с номерами строк таблицы;

• процедурами GotoXY и Write выводятся надписи в верхней строке экрана, хотя имеется более удобная процедура WriteXY;

• выводится число остатка байт памяти;

• процедурой DisplayScreen отображается на экране внутренняя информация таблицы.

Внешний вид программы Mcalc приведен на рис. 7.6.

Работа процедуры Run начинается с установления переменной главного цикла Stop:= False и выполнения процедуры Clearlnput. Главный цикл программы выполняется до изменения значения переменной Stop на True. Такое изменение возможно лишь при выборе пользователем темы меню Quit — завершение работы с программой.

Внутри главного цикла последовательно выполняются следующие действия:

— при помощи процедуры DisplayCell выводится на экран подсвеченная клеточным курсором текущая клетка (клетка А1 на рис. 7.6);

— при помощи процедуры ShowCellType выводится в нижнем левом углу экрана надпись типа текущей клетки таблицы (см. рис. 7.6);

— оператором Input:= GetKey в переменную Input вводится код символа клавиши, нажатой пользователем;

— выполняются действия отработки клавиши, нажатой пользователем.

Действия отработки клавиши, нажатой пользователем, представляют собой цепочку альтернативных действий, реализованную структурой ВЫБОР. Сначала отрабатываются действия «горячих» клавиш. В секции default (если клавиша не была «горячей») вызовом процедуры Getlnput начинается занесение информации в текущую клетку таблицы. Процедура Getlnput, занеся символ Input в редактируемую строку, первоначально вызывает EditString — редактор текстовой строки информации клетки и затем вызывает процедуру Act, которая обрабатывает информацию введенной строки, занося ее в клетку.

Рис. 7.6. Внешний вид программы Mcalc

Анализ схемы иерархии программы и функционального описания основного ядра программы показал, что основная программа перегружена вспомогательными действиями, выделение процедуры Run является искусственным разделением основной программы без продуманного структурного разбиения. Все это приводит к потере понятности текста программы.

С целью повышения понятности программы были приняты новые проектные решения, отраженные схемой иерархии (рис. 7.7).

Выполнение основной программы Mcalc начинается с запуска нового модуля Starting подготовительных действий программы. Модуль Starting является монитором последовательного исполнения модулей InitDisplay, Greeter, InitVars.

Новый модуль InitDisplay теперь является монитором последовательного исполнения модулей GetSetMode, GetCursor, SetCursor, Egalnstalled, Window, InitColorTable.

У нового модуля GetSetMode явно в качестве входного параметра указывается новый устанавливаемый видеорежим, а на выходе — старый видеорежим. Такая организация предпочтительнее прямого вызова Intr, поскольку по списку формальных параметров ясно видно назначение модуля. Реализация двух функций по выявлению и установке видеорежимов в одном модуле здесь вполне оправдана, поскольку все они реализуются вызовом одного прерывания.

Не является оправданным использование модуля с двумя функциями GetSetCursor, который являлся монитором последовательного исполнения модулей GetCursor, SetCursor. Этот модуль исключен из проекта. Все функции вывода начальной заставки переданы новому модулю Greeter.

Из модуля RedrawScreen исключен вызов модуля DisplayScreen. Это позволило избежать повторного вызова модуля DisplayScreen в модуле LoadSheet. Также исправлена ошибка использования операторов Write для вывода информации на экран путем использования вызовов процедуры WriteXY.

Далее начинает исполняться главный цикл программы. Модуль Run удален из проекта с целью увеличения понятности программы. Длинный текст выбора действий по коду нажатой пользователем клавиши заменен одной альтернативой:

If (not(HotKey(Input)) and (ConditionalKey(Input)))

then

GetInput(Input).

Новая функция HotKey в случае нажатия пользователем горячей клавиши возвращает значение TRUE, в противном случае функция возвращает значение FALSE.

Новая функция ConditionalKey в случае нажатия пользователем клавиши с кондиционным для занесения в таблицу кодом возвращает значение TRUE, в противном случае функция возвращает значение FALSE.

Рис. 7.7. Переработанная схема иерархии модулей программы

Новая процедура WriteXY теперь не использует вызов медленной процедуры GotoXY и медленно выполняемый оператор Write и использует прямой доступ к видеопамяти. Это позволило значительно ускорить вывод информации на дисплей. Более того, в процедуру добавлен новый параметр атрибута цвета выводимой строки, что позволило избежать цепочек первоначального вызова SetColor, а затем WriteXY.

Завершается выполнение программы вызовом нового модуля Finishing. Данный пример показал самодостаточность избранной проектной документации для получения нового оптимального варианта построения структуры программы.

ВЫВОДЫ

• Структура программы — искусственно выделенные программистом взаимодействующие части программы. Использование рациональной структуры устраняет проблему сложности разработки; делает программу понятной людям; повышает надежность работы программы при сокращении срока ее тестирования и сроков разработки вообще.

• Модуль — функциональный элемент технологии структурного программирования. Это подпрограмма, но оформленная в соответствии с особыми правилами.

• В понятие структуры программы включается состав и описание связей всех модулей, которые реализуют самостоятельные функции программы и описание носителей данных, участвующих в обмене как между отдельными подпрограммами, так и вводимыми и выводимыми с/на внешних устройств.

• Вероятно, наиболее общая тактика программирования состоит в разложении процесса на отдельные действия: функционального описания на подфункции, а соответствующих программ — на отдельные инструкции.

• Самым главным в схеме иерархии является минимизация усилий по сборке и тестированию программы. При использовании заглушек можно хорошо тестировать сопряжения модулей, но не сами модули. Тестирование самих модулей потребует изощренных сложных заглушек и астрономического числа тестов. Выход — до интеграции модулей тестировать модули с использованием ведущих программ.

• Схема иерархии должна отражаться на файлах с исходными текстами программ таким образом, чтобы каждый файл содержал как можно больше готовых функций с общим назначением. Это облегчит их использование в последующих разработках.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «структура программы».

2. Что такое модуль программы и какими характеристиками он должен обладать?

3. Что отражает схема иерархии?

4. Какие принципы необходимо соблюдать, если следовать технологии структурного программирования?

5. Дайте определение понятию «заглушка модуля».

6. Перечислите основные средства изменения топологии схемы иерархии программы.

7. Назовите критерии оценки качества схемы иерархии.

8. Для чего нужен паспорт модуля?

Источник

Подпрограммы

При создании
программ часто появляется некоторая последовательность команд (инструкций),
которую необходимо выполнять в нескольких местах.. Можно эту последовательность
переписать несколько раз в нужных местах, но, во
первых, это удлинит текст программы и уменьшит ее читабельность (последнее,
несомненно, хуже для программиста), но и существенно увеличит вероятность
внесения ошибок в программу. Можно попытаться обойти эту проблему с помощью GO TO. Но это потребует
дополнительной логики, реализованной с помощью флагов, что опять повышает
вероятность ошибок.

В большинстве
языков программирования для решения этой проблемы введено понятие подпрограммы (название
зависит от языка). Подпрограмма – это «кусок» кода, который вынесен из основной
программы и которому дано уникальное имя. Тогда в месте, где необходимо
выполнить эту последовательность кода, необходимо просто сослаться на имя подпрограммы. Это называется вызовом
подпрограммы (процедуры, функции,…).

Например, мы
хотим несколько раз напечатать несколько одинаковых строчек.

print *,’—————————‘

print *,’*********************‘

print *,’—————————‘

Вместо того, чтобы несколько
раз в теле программы набирать (или копировать, что несколько лучше:) эти 3
строки, можно оформить их в виде подпрограммы:

subroutine PrtSomething() ! имя подпрограммы

print *,’—————————‘

print
*,’*********************‘

print
*,’—————————‘

end

Теперь в любом месте программы, где должна
производиться соответствующая печать, нужно вызвать эту
подпрограмму по ее имени:

call PrtSomething()

Теперь усложним задачу. Нужно выполнить печать
значения разных переменных опять-таки в нескольких местах программы.

Важно запомнить одно правило: подпрограмма
НИЧЕГО не знает о том, кто и когда ее вызывает! Для нее не существует
ничего вне ее кода. Она НИЧЕГО не знает о переменных вне
ее. Можно представить ее живущей в тюремной камере без
окон. Все, что ей нужно, передается через окошечки в стене, над которыми
написано названия формальных
параметров. Подпрограммы общается с внешним
миров через ИНТЕРФЕЙС. Это правила общения подпрограммы с внешним миров. Для того, чтобы передать
какое-то значение в подпрограмму, его кладут в окошечко с названием какого-то
формального параметра. Подпрограмма берет это значение по имени формального
параметра (надпись над окошком).

Другими словами, чтобы сделать доступными какие-то
данные подпрограмме, их надо передать в списке параметров, который стоит сразу
за именем подпрограммы в скобках: subroutine PrеValues(a,b,c). Параметры,
записанные в заголовке подпрограммы, называются формальными параметрами
(аргументами). Для подпрограммы это просто
переменные. Параметры, подставленные в месте вызова подпрограммы,
называются фактическими параметрами. В качестве фактических параметров могут
быть константы, переменные или (неявные) результаты выражений.

subroutine PrеValues(a,b,c) ! имя подпрограммы

!
описание переменных – формальных параметров

integer a,b

real c

print *,’a= ‘,a

print *,’b= ‘,b

print
*,’c= ‘,c

return

end

В подпрограмму PrеValues(a,b,c) передаются
значения 3-х переменных, которые и печатаются. Формальные параметры – переменные,
существующие ТОЛЬКО в подпрограмме. Они ВИДНЫ ТОЛЬКО в подпрограмме. Если вне
подпрограммы есть переменные с такими же именами, они не имеют ничего общего!

Вызов этой
подпрограммы может выглядеть так:

integer a1/4/,a2/7/

real pi/3.14159/

call PrеValues(a1,a2,pi) !напечатает 4
7 3.14159

call PrеValues(1,2,7.) ! 1 2 7.

call PrеValues(1,2.,7.) ! ERROR!

При первом
вызове подпрограммы в переменную (форм. пар-ер) а будет положено значение из переменной a1(4), в b
– из a2 (7), в c – из pi (3.14…).
Соответственно подпрограмма и распечатает их в таком виде:

a=4

b=7

c=3.14159

Параметры, с
которыми вызывается подпрограмма, называются фактическими. a1,a2,pi
фактические параметры при первом вызове, 1,2,7. фактические
параметры при втором.

Почему неправильный
последний пример? Интерфейс подпрограммы предписывает, что подпрограмма ДОЛЖНА
вызываться с 3-мя фактическими параметрами, имеющими соответствующий тип.
Соответственно она и распределяет память. Если вызвать с фактическими
параметрами, имеющими другой тип, значение положится в вызывающей программе в
память по одному, а внутри подпрограммы будет взято из той-же памяти по другому. Результат становится
полностью неопределен! Отсюда вытекает следующее
правило:

Список формальных и фактических параметров должен
совпадать по количеству и характеристикам аргументов.

Другими словами, сколько параметров описано в
заголовке подпрограммы, столько же должно стоять в операторе вызова (за некоторыми исключениями),
тип и длина каждого фактического параметра должны совпадать с типом и длиной
соответствующего по порядку формального.

Параметры
могут служить не только для передачи значений внутрь подпрограммы, но и в
обратном направлении. При этом значение переменной–формального
параметра кладется в соответствующее окошко, а вызывающая сторона забирает его
и кладет в переменную – фактический параметр.

subroutine Sum(a,b,c)

real a,b,c

c=a+b

return

end

…

call Sum(1.,3.,s)

В переменную s
поместится результат сложения фактических параметров – констант 1 и 3.
Важно обратить внимание, что если формальный параметр в подпрограмме является [in] – входящим (вводящим
значение в подпрограмму), то в качестве фактического параметра может быть
переменная или константа (первые 2 параметра Sum). Если же формальный параметр в подпрограмме
является [out], или [in/out] – выходящим (возвращающем значение
из подпрограммы), то в качестве фактического параметра может быть только
переменная (3 параметр Sum).

Если подпрограмма
возвращает только одно значение, как в последнем случае, лучше использовать
другой тип подпрограмм – подпрограмму-функцию. Формально он описывается так:

FUNCTION < имя функции>(
[< форм.арг >])

< объявление форм.арг >

< объявление локальных объектов
>

…

< вычисляемые операторы,
присваивание результата >

END [ FUNCTION [ < имя функции > ] ]

Пример:

function Sum_(a,b)

real a,b,Sum_

Sum_=a+b

return

end

…

s=Sum_(1.,3.)

Результат полностью аналогичен пред.

На что надо обратить внимание:
имя функции как бы является формальным параметром, имеет тип и ему должно
быть присвоено какое-то значение. Имя функции выбрано Sum_, а не Sum, т.к. последнее часто является
зарезервированным в разных языках.

Теперь
рассмотрим задачу – составить подпрограмму нахождения мин в одномерном массиве.
Т.к. поиск мин/макс – частая задача, совершенно логично заключить ее в виде
подпрограммы-функции. Теперь об интерфейсе. Подпрограмма должна принимать в
качестве входных данных массив. Далее в цикле она будет искать мин. Но
подпрограмма не знает размер массива! Следовательно, вторым параметром надо
передать подпрограмме кол-во элементов в массиве, которые надо обработать.

program sub_min

implicit none

real a(10),min,GetMin

integer i,n

a=(/(50/i,i=1,5),(i*10,i=1,5)/) !
50.00000 25.00000 16.00000 12.00000 ! 10.00000 10.00000 20.00000 30.00000 ! 40.00000 50.00000

n=10

min=GetMin(a,n)

print *,a

print *,min

end program sub_min

real function GetMin(ar,n)

real ar(*)

integer n

GetMin=ar(n)

do n=n-1,1,-1

if (ar(n)<GetMin)
GetMin=ar(n)

end do

return

end

Тип значения, возвращаемого функцией, должен быть описан.
Для этого имя функции появляется в секции описания переменных.

В подпрограмме используется один
спорный прием. Для уменьшения кол-ва переменных в качестве переменной цикла
используется формальный параметр, через который был передан размер массива. Но
если при вызове в качестве фактич. параметра
использовалась константа (min=GetMin(a,10)), то программа
вызовет AV ошибку
обращения к памяти, т.к. внутри подпрограммы попытается положить по адресу
константы новое значение. Для надежности лучше такую «оптимизацию» не допускать. Более того, даже если при
вызове подпрограммы фактическим параметров являлась переменная, хранящее кол-во
элементов массива, то после вызова GetMin ее значение будет равно 0!
Пользователь вашей подпрограммы может ничего не знать об этом.

Как
это работает: при вызове первым параметром является массив a, вторым – размер массива. Затем
происходит переход на выполнение подпрограммы. Значения формальных переменных –
ar
– является массивом а, n
=10.

После выполнения оператора return переход обратно в
вызывающую программу. Там вместо подпрограммы уже подставляется число –
результат, который и помещается в переменную s.

min=GetMin(a(1:4),n)

Еще одно замечание: внутри
подпрограммы можно объявлять любые переменные. Но, как уже говорилось,
подпрограмма отделена от остального мира. Поэтому эти переменные существуют
только внутри подпрограммы и не видны остальному миру! Кроме того, после выхода
из подпрограммы (по оператору return или end) и повторного ее вызова значения локальных переменных
внутри подпрограммы не сохраняются. (Этого можно достичь с
помощью оператора/атрибута SAVE).

Когда использовать подпрограммы? Есть мнение, что если в какой-то программе больше 10 строк кода, то ее надо разбить на подпрограммы. Общие правила написания
структурированных, хорошо читаемых программ – если некоторый участок кода имеет
какое-то обособленное смысловое значение – выделяйте его в виде подпрограммы.
Это дает несколько преимущества: удобство чтения, уменьшение вероятности внесения
ошибок, уменьшения кол-ва переменных, удобство отладки.

Вызов подпрограмм может быть
вложенным (рис. 5). Вообще говоря, выполнение начинается с главной программы.
Во многих языках она называется MAIN.
В Fortran-е – она не
имеет названия и не имеет заголовка в отличие от всех остальных подпрограмм.

Более того, подпрограмма subroutine2 может вызвать
опять subroutine1:

………………………………

n=1

call subroutine1(n)

………………………………

subroutine subroutine1(n)

integer n

if (n<5) then

n=n+1

call subroutine2(n)

end if

return

end

subroutine subroutine2(n)

integer n

if (n<5) then

n=n+1

call subroutine1(n)

end if

return

end

рис. 5

Сведения из стандарта для справки.

Структура программы

Фортран программа состоит из одной или нескольких программных блоков (units).

Программный блок (ПБ) – это, обычно,
последовательность операторов, определяющих данные и действия, которые
необходимо предпринять для выполнения вычислений. Завершается ПБ оператором END.

ПБ может быть:

Главной программой (main program);

Внешней подпрограммой (external subprograms);

Модулем (module);

Блоком Данных (block data).

Исполняемая
программа
содержит 1 главную программу и,
возможно, любое количество любых ПБ. ПБ могут компилироваться отдельно.

Внешняя
подпрограмма
– это function или subroutine, которая не содержится внутри главной программы,
модуля, или другой подпрограммы. Она определяет алгоритм, который должен быть
выполнен, и может быть вызвана из других ПБ.
Модули и Блоки Данных не исполняемы. (Modules can contain module procedures, though, which are executable.)

Модули содержат определения,
которые могут быть сделаны доступными другим ПБ: определения типов и данных,
определения процедур (module subprograms) и
интерфейсы процедур (procedure interfaces)

Module subprograms могут быть или
functions или subroutines. Они могут быть вызваны другими module subprograms
в модуле, или другими ПБ, которые имеют доступ к модулю.

Блок данных (block data)
определяет начальные значения объектов данных в именованном common blocks. В Fortran 95/90 блок данных может быть заменен модулем.

Главная программа, внешние подпрограммы, и
подпрограммы модулей (module subprograms)
могут содержать внутренние подпрограммы (internal subprograms).
Объект, содержащий внутренние подпрограммы называется хозяином (host). Внутренние подпрограммы
могут быть вызваны только своим хозяином или другими внутренними подпрограммами
в том же хозяине. Внутренние подпрограммы не могут содержать внутри себя другие
внутренние подпрограммы (т.е. не иерархичны).

Последовательность
выполнения

Если программа содержит фортрановскую главную программу, выполнение начинается с
первой исполняемой конструкции главной программы. Выполнение любой программы
заключается в выполнении исполняемых конструкций в области программы. Когда
программы вызвана выполнение начинается
с первой исполняемой конструкции после вызванной точки входа. За исключением
приведенных ниже условий эффект выполнения как если бы исполняемые конструкции
выполняются в том порядке, в котором они записаны в программе до тех пор, пока
не будет выполнен один из операторов STOP, RETURN, or END.
Исключения:

1 – Выполнение оператора
ветвления изменяет последовательность выполнения. Эти операторы явно определяют новую точку исполнения;

2 — CASE, DO, IF, или SELECT TYPE конструкция содержит структуру внутренних
операторов, и выполнение этих конструкций приводит к неявному внутреннему
ветвлению;

3 — END=, ERR=, and EOR=
спецификаторы могут приводить к ветвлению;

4 Альтернативный Return
может приводить к ветвлению.

Внутренняя подпрограмма может
находиться до оператора END. Последовательность выполнения исключает все
подобные определения.

Нормальное прекращение
выполнения программы происходит если будет выполнен или оператор STOP или
оператор конца программы.

Встроенные функции

Источник

Структура алгоритмов и программ

Подготовила студентка группы МДМ-219 Пугачева Е. Н.

Что такое алгоритм?

Алгоритм — это точное предписание исполнителю совершить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов.

Что такое исполнитель алгоритма?

Исполнителем алгоритма называют человека или машину, либо любой другой предмет главной задачей которого является исполнение поставленного алгоритма.

Свойства алгоритмов

результативность (исполнитель алгоритма должен всегда прийти, к какому либо результату)
дискретность (алгоритм всегда дискретен, т.е. прерывен от шага к шагу)
правильность (алгоритм всегда должен быть задан правильно, так что бы он был понятен исполнителю)
массовость (алгоритм должен быть общедоступен, и должна быть возможность исполнять алгоритм различными исполнителями)
конечность (алгоритм всегда должен быть конечен)

Основные алгоритмические структуры

Линейный алгоритм

Линейный алгоритм представляет собой последовательность команд, исполняющихся в той последовательности, в которой они записаны в программе.

Пример: Алгоритм открытия двери: Подойти к двери, опустить ручку двери вниз, открыть дверь.

Алгоритм ветвления

Разветвляющийся алгоритм дает возможность выбора из нескольких предложенных действий в зависимости от значения выражения в условии, где ЕСЛИ – оператор условия выбора.

Пример: Возьмем все тот же алгоритм открытия двери: Подойти к двери, проверить, открыта ли дверь (если да), то опустить ручку двери вниз (если нет), то отомкнуть ее (и в результате) открыть дверь.

Циклический алгоритм

Наиболее сложный, чем приведенные выше два вида алгоритмов. Осветить данный вид алгоритмов, является основной задачей моего реферата, поэтому я его выделила в отдельную тему.

Понятие структуры программы

Структура программы — искусственно выделенные программистом взаимодействующие части программы. Использование рациональной структуры устраняет проблему сложности разработки; делает программу понятной людям; повышает надежность работы программы при сокращении срока ее тестирования и сроков разработки вообще.

Понятие структуры программы

Подпрограмма — некоторая последовательность инструкций, которая может вызываться в нескольких местах программы.

Процедура — это не только способ сокращения программного текста, но и, что более важно, средство разложения программы на логически связанные, замкнутые элементы, определяющие ее структуру.