Поскольку процедуры и функции должны обладать определенной независимостью в смысле использования переменных (а также типов и констант), при их введении в программу возникает разделение данных и их типов на глобальные и локальные. Глобальные константы, типы, переменные — это те, которые объявлены в программе вне процедур или функций. Наоборот, локальные — это константы, типы и переменные, существующие только внутри процедур или функций, и объявленные либо в списке параметров (только переменные), либо в разделах CONST, TYPE, VAR внутри процедуры или функции. {107}
Процедуры и функции могут, наряду со своими локальными данными, использовать и модифицировать и глобальные. Для этого нужно лишь, чтобы описание процедуры (функции) стояло в тексте программы ниже, чем описания соответствующих глобальных типов, констант и переменных (рис. 6.6).
| PROGRAM Main; VAR Xmain, Ymain: LongInt; {глобальные переменные} Res: Real; PROCEDURE Proc1(a,b: Word; VAR Result: Real); VAR Res: Real; { локальная Res, закрывающая глобальную } BEGIN Res:= a*a + b*b; { локальные действия } Result:= Xmain+Ymain*Res; {работают глобальные значения} Xmain:= Xmain+1; { модифицируется глобальное значение} END; TYPE CONST Другие глобальные объявления, уже VAR недоступные из процедуры Proc1; BEGIN Основной блок, в котором может вызываться Proc1 END. |
Рис. 6.6
При совпадении имен локальной и глобальной переменных (типов, констант) сильнее оказывается локальное имя, и именно оно используется внутри подпрограммы. Так, существует неписанное правило: если подпрограмма содержит в себе циклы FOR, то параметры циклов должны быть описаны как локальные переменные. Это предупредит неразбериху при циклическом вызове процедур.
Мы уже отмечали, что параметры, описываемые в заголовке процедур и функций, по сути, являются локальными переменными. Но кроме того, они обеспечивают обмен значениями между вызывающими и вызываемыми частями программы (т.е. теми же процедурами или функциями). Описываемые в заголовке объявления подпрограммы параметры называются формальными, а те, которые подставляются на их место при вызове, — фактическими, ибо они при выполнении как бы замещают все вхождения в подпрограмму своих формальных «двойников». {108}
Параметры подпрограмм разделяются на параметры-значения и параметры-переменные. Параметры-значения — это локальные переменные подпрограммы, стартовые значения которых задаются при вызове подпрограммы из внешних блоков (а те локальные переменные, которые описаны в разделе VAR между заголовком и телом подпрограммы, должны получать свои значения присваиванием внутри тела подпрограммы). Параметры-значения, описанные в заголовке, могут изменять свои значения наряду с прочими переменными, но эти изменения будут строго локальными и никак не передадутся в вызывающие операторы. Для того чтобы подпрограмма изменила значение переданной ей переменной, нужно объявлять соответствующие параметры как параметры-переменные, вставляя слово VAR перед их описанием в заголовках. Рассмотрим внутренний механизм передачи параметров подпрограмм. При вызове процедуры или функции каждой локальной переменной, описанной внутри процедуры, и каждому параметру-значению отводится место для хранения данных в специальной области памяти, называемой стеком. Эти места принадлежат переменным ровно столько времени, сколько выполняется подпрограмма. Причем ячейки, соответствующие параметрам-значениям, сразу заполняются конкретным содержимым, заданным в вызове подпрограммы. По-другому организуются параметры-переменные. Вместо копии значения подпрограмма получает разрешение работать с тем местом, где постоянно (т.е. все время работы самого вызывающего программного блока) хранится значение переменной, указанной в вызове на месте параметра-переменной. Все действия с параметром-переменной в подпрограмме на самом деле являются действиями над подставленной в вызов переменной.
В этом, кстати, заключается причина того, что на место параметров-значений можно подставлять непосредственно значения, а на местах параметров-переменных может быть лишь идентификатор переменной.
Рассмотрим пример процедуры (рис. 6.7), принимающей любое число и возвращающей его квадрат. Если значение квадрата числа превышает значение 100, то оно считается равным 100. При этом должен устанавливаться глобальный «флаг».
На рис. 6.7 отмечены оба способа обмена данными с процедурой: непосредственной модификацией глобальных переменных и передачей переменной через VAR-параметр. Обратите внимание на использование локальной переменной X. Подобные приемы иногда позволяют не вводить лишних локальных переменных. {109}
| VAR GlobalFlag: Boolean; { глобальный флаг } PROCEDURE GetSQR(X: Real; VAR Sq: Real); { процедура не имеет локальных переменных, кроме X } CONST SQRMAX =100; { локальная простая константа } BEGIN { начало тела процедуры } { В X запишется квадрат его последнего значения: } X:= X * X; { Результат сравнения запишется в глобальный флаг: } GlobalFlag:= (X > SQRMAX); if GlobalFlag then X:=SQRMAX; { ограничение X } Sq:= X { возвращение значения } END; { конец тела процедуры } VAR SqGlobal: Real; BEGIN { основной (вызывающий) блок } GetSQR (5, SqGlobal); WriteLn(SqGlobal, ' Флаг: ', GlobalFlag) END. |
Рис. 6.7
Оставим ненадолго процедуры и рассмотрим функции. Идентификатор функции возвращает после вызова скалярное значение заданного типа. Для присвоения функции значения ее имя должно хотя бы однажды появиться в левой части оператора присваивания в теле самой функции. Вызов функции производится уже не обособленно, а в том месте, где необходимо значение функции (в выражениях, вызовах других подпрограмм и т.п.). Например, процедуру GetSQR на рис. 6.7 можно переписать в виде функции (рис. 6.8).
| VAR GlobalFlag: Boolean; { глобальный флаг } FUNCTION GetSQR(X: Real): Real; CONST SQRMAX =100; BEGIN X:= X*X; GlobalFlag:=(X>SQRMAX); if GlobalFlag then X:=SQRMAX; GetSQR:= X { возвращение значения } END; |
Рис. 6.8 {110}
| BEGIN { основной (вызывающий) блок } WriteLn(GetSQR(5), ' Флаг: ', GlobalFlag) END. |
Рис. 6.8 (окончание)
Вызов заметно упростился, не говоря уже о сокращенной переменной SqGlobal. Возвращаемое функцией значение должно быть скалярного или строкового типа, т.е. не может быть файлом, массивом, записью, множеством, объектом.
Функция, как и процедура, может обмениваться значениями с программой и изменять глобальные переменные непосредственно или через параметры-переменные. Обычно, когда функция, кроме выдачи своего значения, меняет какие-либо глобальные значения или производит другие действия, не связанные с вычислениями своего значения, говорят, что она имеет побочный эффект.
Большое значение имеет соблюдение правил соответствия типов при подстановке параметров. Нельзя (да и не получится — компилятор не пропустит!) конструировать типы в описаниях параметров. Можно использовать только уже известные идентификаторы типов. То же самое можно сказать о типе возвращаемого значения функции. И, конечно, число и порядок следования параметров в вызове должен соответствовать описанию процедуры или функции. Кроме того, в Турбо Паскале существует правило, требующее, чтобы параметры, имеющие файловый тип (или сложный тип с файловыми компонентами), были обязательно описаны как VAR-параметры.
Процедуры и функции могут быть вложенными друг в друга (см. рис. 6.5). Число уровней вложенности может быть достаточно большим, но на практике не превышает второго уровня. Вложенная процедура или функция относится к охватывающей ее подпрограмме точно так же, как сама подпрограмма относится к основной программе. Вложенные процедуры или функции могут вызываться только внутри охватывающей подпрограммы. Переменные, вводимые в них, будут по-прежнему локальными, а глобальными будут считаться все локальные переменные охватывающей подпрограммы и, как и ранее, все действительно глобальные переменные (а также типы и константы), объявленные в основной программе перед описанием подпрограмм.
Область действия меток переходов всегда локальна, и нельзя планировать переходы с помощью оператора Goto из вложенной, например, процедуры, в охватывающую или в основной блок программы, или из программы в процедуру. {111}