Гурьяшова Р.Н., Шеянов А.В. Информатика: Сегментация программ

Подождите немного. Документ загружается.

• формальные параметры заменяются на значения соответст-

вующих фактических параметров;

• выполняются операторы тела функции (вычисляется резуль-

тат);

• выполняется присваивание вычисленного значения (результата)

переменной, имя которой совпадает с именем функции;

• управление возвращается в вызывающую программу. Значение

функции является результатом вызова и может использоваться

в выражении, откуда выполнялся вызов функции.

Описание на Бейсике

Общеупотребительное название – функция.

FUNCTION имя_функции [(параметр[, параметр, ...])]

[операторы описания]

[исполняемые операторы]

имя_функции = возвращаемое_значение

END FUNCTION

При отсутствии параметров скобки в заголовке функции не ста-

вятся (аналогично и при ее вызове).

Пример

Создадим две подпрограммы с именами:

• RND10 – без параметров (с использованием датчика случайных

чисел, табл. 6.2);

• TEST(N, K) – с параметрами N, K.

Вызовем их различными способами: в операторе печати, при-

сваивания и в выражении.

PRINT "Функция Test: "; TEST(1, 2)

X = TEST(3, 4)

Y = 3 * TEST(5, 6) + 1

PRINT "X=";X, "Y=";Y

PRINT "Функция Rnd10: ";RND10

Z = RND10 - 2

PRINT "Z=";Z

END

FUNCTION RND10

RND10 = 10 * RND

END FUNCTION

FUNCTION TEST (N, K)

TEST = N + K

END FUNCTION

Результаты работы:

Функция Test: 3

X= 7 Y= 34

Функция Rnd10: 7.055475

Z= 3.33424

Описание на Фортране

Общеупотребительные названия – функция, процедура-

функция, процедура FUNCTION.

[тип] FUNCTION имя_функции ([параметр[, параметр,

...]])

[операторы описания]

[исполняемые операторы]

имя_функции = возвращаемое_значение

END [FUNCTION]

При отсутствии параметров использование скобок в заголовке

функции обязательно (аналогично и при ее вызове). Если в заго-

ловке тип функции не указан, то он определяется «по умолчанию»,

по первой букве имени (как и для переменных).

Пример

Создадим две подпрограммы с именами:

• RND10( ) – без параметров (с использованием датчика случай-

ных чисел, табл. 6.1);

• TEST(N, K) – с параметрами N, K.

Вызовем их различными способами: в операторе печати, при-

сваивания и в выражении.

PRINT *, 'Функция Test: ', TEST(1, 2)

X = TEST(3, 4)

Y = 3 * TEST(5, 6) + 1

PRINT *, 'X= ',X, 'Y= ',Y

PRINT *, 'Функция Rnd10: ', RND10()

Z = RND10() - 2

PRINT *, 'Z= ', Z

END

FUNCTION RND10()

CALL RANDOM_NUMBER(RND)

RND10 = 10 * RND

END

REAL FUNCTION TEST (N, K)

TEST = N + K

END FUNCTION

Результаты работы:

Функция Test: 3.

X= 7. Y= 34.

Функция Rnd10: 9.839003

Z= 4.999507

1.5. Подробнее о параметрах

Передача по ссылке и по значению

Фраза «формальные параметры заменяются на значения соответ-

ствующих фактических» не совсем точна. На самом деле существует

два принципиально различных варианта передачи параметров.

Первый – это передача по значению (by value). При этом спо-

собе значение фактического параметра копируется в новую пере-

менную, далее все действия выполняются над копией. Соответст-

венно даже если формальный параметр внутри подпрограммы ме-

няется, после выхода из подпрограммы значение фактического

параметра не изменится. Так, например, происходит вызов функ-

ции в языке С.

Второй способ – это передача параметров по ссылке (by

reference). При этом способе фактический параметр непосредст-

венно подставляется вместо формального, и все изменения в па-

раметрах остаются после выхода из подпрограммы. Так проис-

ходит вызов в языках QBasic и Fortran.

В некоторых языках имеется возможность указать, как переда-

ется тот или иной параметр. К примеру, в Visual Basic параметры

передаются по ссылке, а для передачи по значению используется

ключевое слово byVal.

Назначение параметров – входные, выходные

и переопределяемые (входные/выходные)

Параметры, передаваемые по ссылке, можно использовать как

дополнительные возвращаемые значения. Соответственно можно

говорить о входных и выходных параметрах.

Fortran позволяет явно указать назначение параметров. Для это-

го используется атрибут INTENT:

• INTENT(IN) – входные, получают значения от соответствую-

щих фактических параметров и не могут изменяться при вы-

полнении подпрограммы;

• INTENT(OUT) – выходные, получают значения в подпрограм-

ме и передают их соответствующим фактическим параметрам в

вызывающей программе;

• INTENT(INOUT) – переопределяемые (входные / выходные),

осуществляют связь в обоих направлениях.

В таком случае компилятор будет контролировать использова-

ние параметров «по назначению», например, не допустит присваи-

вания значения входному параметру.

В языке QBasic подобной возможности нет.

Пример

Процедура MinMax, определяющая наибольшее и наименьшее

значение в массиве.

• Входные параметры – массив A( ) и его размерность N

• Выходные – наибольшее и наименьшее значение AMAX, AMIN

Программа, Fortran Пояснения

REAL :: A(5) = (/2,3,1,4,2/)

CALL MINMAX(A,5,AMIN,AMAX)

Данные

Вызов п/п

Подпрограммы

PRINT *,'МАССИВ А'

PRINT *,A

PRINT *,'AMIN= ',AMIN, 'AMAX= ', AMAX

END

SUBROUTINE MINMAX(A, N, AMIN, AMAX)

REAL, INTENT(IN), DIMENSION(N) :: A

REAL, INTENT(OUT) :: AMIN, AMAX

AMIN = 1E37

AMAX = -1E37

DO I = 1, N

IF (A(I)<AMIN) AMIN = A(I)

IF (A(I)>AMAX) AMAX = A(I)

ENDDO

END SUBROUTINE

Вывод

данных и

результата

П/п MINMAX

Входной

параметр -

массив

Выходные

параметры

Результаты работы:

МАССИВ А

2. 3. 1. 4. 2.

AMIN= 1. AMAX= 4.

Передача массивов

В некоторых языках нужно «объяснять», что параметр является

массивом. Так, на QBasic после имени массива должны стоять пус-

тые скобки ( ) и при описании подпрограммы, и при ее вызове.

Пример

Та же процедура MinMax, вариант на QBasic (см. пример пре-

дыдущего пункта).

Программа, BASIC Пояснения

DATA 2,3,1,4,2

DIM A(5)

PRINT "МАССИВ А"

Данные

FOR I = 1 TO 5

READ A(I)

PRINT A(I)

CALL MINMAX(A(), 5, AMIN, AMAX)

PRINT "AMIN= ", AMIN, "AMAX= ", AMAX

END

SUB MINMAX (A(), N, AMIN, AMAX)

AMIN = 1E+37

AMAX = -1E+37

FOR I = 1 TO N

IF A(I) < AMIN THEN AMIN = A(I)

IF A(I) > AMAX THEN AMAX = A(I)

END SUB

Ввод/вывод

данных

Вызов п/п

Вывод

результата

П/п, A -

параметр-

массив

Результаты работы:

МАССИВ А

AMIN= 1 AMAX= 4

На Fortran'е соответствующие формальные параметры должны

быть описаны как массивы (см. пример предыдущего пункта).

Часто язык позволяет внутри подпрограммы определить размер

переданного массива. В QBasic'е и Фортране есть функции для оп-

ределения:

• нижней границы массива LBOUND(массив, номер_измерения);

• верхней границы массива UBOUND(массив, номер_измерения).

Если таких средств нет, то можно передать в подпрограмму

вместе с массивом и его размер.

В некоторых языках имеется возможность передавать вместо

формального параметра-массива только его часть (сечение). Это

можно сделать в Фортране 9х и старше, но такие подпрограммы

обязательно должны быть описаны в блоке интерфейса. В QBasic'е

этого сделать нельзя.

Пример

Передача сечений массива в подпрограмму.

Программа, Fortran Пояснения

INTERFACE

SUBROUTINE PRINTARR(A)

REAL, DIMENSION (1:) :: A

END SUBROUTINE

END INTERFACE

REAL :: A(6) = (/2,3,1,4,2,48/)

PRINT *,'МАССИВ А - 1-Я ПОЛОВИНА'

CALL PRINTARR(A(1:3))

PRINT *,'МАССИВ А - 2-Я ПОЛОВИНА'

CALL PRINTARR(A(4:6))

END

SUBROUTINE PRINTARR(A)

REAL, DIMENSION (1:) :: A

PRINT *, A

END SUBROUTINE

Блок интерфейса

Исходные данные

Вызов п/п на

сечении A(1:3)

Вызов п/п на

сечении A(4:6)

П/п, параметр -

массив A

Результаты работы:

МАССИВ А - 1-Я ПОЛОВИНА

2. 3. 1.

МАССИВ А - 2-Я ПОЛОВИНА

4. 2. 48.

На Фортране фактическим параметром для массива может быть

его элемент (тогда массив в подпрограмме «начнется» с этого эле-

мента). Это позволяет выполнить передачу части массива проще.

Пример

Формальный параметр – массив, соответствующий фактиче-

ский параметр – элемент массива.

Программа, Fortran Пояснения

REAL :: A(6) = (/2,3,1,4,2,48/)

PRINT *,'МАССИВ А - 1-Я ПОЛОВИНА'

CALL PRINTARR(A(1),3)

PRINT *,'МАССИВ А - 2-Я ПОЛОВИНА'

CALL PRINTARR(A(4),3)

END

SUBROUTINE PRINTARR(A,N)

REAL, DIMENSION (N) :: A

PRINT *, A

END SUBROUTINE

Исходные данные

Вызов п/п

с 1-го элемента

Вызов п/п

с 4-го элемента

П/п, параметры-

массив A,

длина N

Результаты работы:

МАССИВ А - 1-Я ПОЛОВИНА

2. 3. 1.

МАССИВ А - 2-Я ПОЛОВИНА

4. 2. 48.

Функция как параметр

В некоторых языках можно передавать функцию (процедуру)

как параметр. В Фортране это сделать можно, в QBasic'e – нельзя.

Область применения очевидна: можно написать процедуру сумми-

рования / интегрирования / построения графика произвольной

функции.

На Фортране, для передачи встроенной функции в качестве па-

раметра, необходимо описать ее как INTRINSIC (внутренняя), а

пользовательскую – как EXTERNAL (внешняя) (или записать для

нее блок интерфейса).

Пример

Процедура ATAB выполняет табулирование переданной функ-

ции на заданном интервале [XN, XK] с шагом H.

Формальные параметры:

F – функция;

XN, XK – интервал;

H – шаг табулирования.

Программа, Fortran Пояснения

INTRINSIC SIN

EXTERNAL F1

CALL ATAB(F1, 0.0, 1.0, .25)

CALL ATAB(SIN, 1.0, 3.14, .6)

END

FUNCTION F1(X)

F1 = X*X

END FUNCTION

SUBROUTINE ATAB(F,XN,XK,H)

PRINT *, ' X Y '

PRINT *, '---------------'

1 FORMAT(2X, F5.2, 2X, F5.2)

X = XN

DO WHILE (X<=XK)

PRINT 1, X, F(X)

X = X+H

ENDDO

PRINT *, '---------------'

END SUBROUTINE

SIN()- встроенная

F1() –

пользовательская

функция

Табулируем F1(X)

Табулируем SIN(x)

Функция F1

П/п табулирования,

параметры –

функция, начало,

конец, шаг

Результаты выдаются в виде таблиц значений функции y = x

y = sin x.

X Y

---------------

0.00 0.00

0.25 0.06

0.50 0.25

0.75 0.56

1.00 1.00

---------------

X Y

---------------

1.00 0.84

1.60 1.00

2.20 0.81

2.80 0.33

---------------

1.6. Подробнее о переменных

Область видимости переменных. Локальные

и глобальные переменные

Область видимости переменной определяется как часть про-

граммы, в которой это имя можно использовать.

Для переменных, описанных в подпрограмме, область видимо-

сти ограничивается этой подпрограммой. Такие переменные назы-

ваются локальными.

Можно создать несколько локальных переменных с одним и

тем же именем в разных подпрограммах, и они не будут влиять

друг на друга.

Свойство локальности очень удобно для написания больших

программ. Это позволяет не опасаться конфликта имен переменных

при использовании подпрограммы как «черного ящика».

Иногда возникает необходимость в переменных, доступных в

нескольких подпрограммах. Такие переменные называются гло-

бальными. Их использование позволяет сократить списки парамет-

ров. Это имеет смысл, если несколько подпрограмм используют

один и тот же набор параметров.

Тем не менее глобальные переменные следует использовать с

осторожностью. Они нарушают идеологию «черного ящика»: рабо-

та подпрограммы зависит не только от параметров; у подпрограм-

мы возможен побочный эффект (изменение глобальной перемен-

ной), который может сказаться на работе других подпрограмм.

Способы описания глобальной переменной зависят от языка. На

QBasic'е переменные, описанные как COMMON SHARED, являют-

ся глобальными.

Пример

Видимость переменных, Basic

Программа, Basic Пояснения

COMMON SHARED Y, Z

X = 1

Y = 2

Z = 3

Глобальные

переменные