Параметры указанные в момент вызова подпрограммы из основной программы

Этот оператор предназначен для выполнения отдельно заданной последовательности операторов — подпрограммы-процедуры.

В блок-схеме алгоритма для отображения оператора вызова процедуры используется блок «предопределенный процесс».

2. Операторы ввода предназначены для ввода значений переменных с клавиатуры.

3. Операторы вывода выводят указанные в операторе значения на экран монитора.

В блок-схеме алгоритма для отображения операторов ввода/вывода можно использовать одноименный блок «ввод-вывод».

6.11.Подпрограммы.

Если группа одних и тех же действий повторяется в разных местах программы, то целесообразно их выделить в подпрограмму.

Определение. Подпрограмма — это часть программы, оформленная в виде отдельной синтаксической конструкции и снабженная именем. Подпрограмма является вспомогательным алгоритмом. Подпрограмма представляет собой отдельный программный модуль, который реализует отдельный алгоритм.

Подпрограмма описывается в разделе описаний основной программы.

ОСНОВЫ ЧПУ — #42 — ПОДПРОГРАММА / Программирование обработки на станках с ЧПУ

Подпрограмма состоит из нескольких частей: заголовка (который определяет вид подпрограммы), имени, списка параметров (параметры могут отсутствовать), тела подпрограммы (операторов, которые будут выполняться при ее вызове), завершения подпрограммы. Параметры разделяются на аргументы и результаты.

В процессе выполнения подпрограммы аргументы не меняются. Чтобы работа подпрограммы имела смысл, она должна получить данные из внешней программы. Данные передаются подпрограмме в виде параметров (аргументов).

Во время написания подпрограммы заранее неизвестно, какие конкретно параметры она будет получать во время вызова ее из основной программы, их значения будут переданы из основной программы. Поэтому, параметры, которые указываются в заголовке программы, называются формальными. Они нужны только для описания тела подпрограммы.

А конкретные параметры, которые указываются в момент вызова подпрограммы, называются фактическими. При выполнении подпрограмма работает с фактическими параметрами. Все переменные, описанные в разделе описаний основной программы, доступны во всех описанных в ней подпрограммах, если описание переменных предшествует описанию подпрограмм.

Эти переменные называются глобальными. Переменные, объявленные в разделе описаний подпрограммы, как и параметры подпрограммы, доступны только в теле этой подпрограммы. Поэтому они называются локальными переменными.

Подпрограммы бывают двух видов: процедуры и функции.

4. Процедура просто выполняет группу операторов, входящих в нее.

5. Функция вычисляет некоторое значение и передает его (возвращает) в главную программу. Это значение имеет определенный тип, поэтому и сама функция имеет тип. Любая функция в основной программе используется в составе выражений.

Подпрограмма активизируется только в момент ее вызова из основной (внешней) программы. Операторы, находящиеся внутри подпрограммы, выполняются, только если эта подпрограмма вызвана. Пока выполнение подпрограммы полностью не закончится, оператор главной программы, следующий за программой вызова подпрограммы, выполняться не будет.

Передача параметров в функцию по указателю c++. Передача указателя в функцию си. Урок #48

Подпрограммы могут быть вложенными, то есть входить в состав других подпрограмм, а не только основных программ. В некоторых языках программирования допускается вызов подпрограммы из себя самой. Это называется рекурсией.

Понятие подпрограммы, как обособленной именованной части программы со своим собственным локальным контекстом имен является в большинстве языков программирования основным средством структурирования программ.

6.12.Технологии программирования.

Определение. Технология программирования — это система методов, способов и приемов разработки и отладки программы.

В настоящее время нашли широкое применение следующие технологии программирования: Модульное (алгоритмическое) программирование, Структурное программирование, Объектно-ориентированное программирование.

6.12.1.Модульное (алгоритмическое) программирование. [25] )

Основная идея алгоритмического программирования — разбиение программы на последовательность модулей, каждый из которых выполняет одно или несколько действий. Единственное требование к модулю, чтобы его выполнение всегда начиналось с первой команды и всегда заканчивалось на самой последней команде модуля. Алгоритм на выбранном языке программирования записывается с помощью команд описания данных, вычисления значений и управления последовательностью выполнения программы. Текст программы представляет собой линейную последовательность операторов присваивания, цикла и условных операторов. Таким способом можно решать не очень сложные задачи и составлять программы, содержащие несколько сот строк кода.

Если текст программы сильно возрастает, то общая структура алгоритма теряется за конкретными операторами языка, выполняющими элементарные действия. Поэтому набрать и отладить линейную последовательность операторов практически невозможно. При создании средних по размеру приложений (несколько тысяч строк исходного кода) используется структурное программирование.

6.12.2.Структурное программирование. [26] )

Структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. Для этого используются средства для создания программы не только с помощью простых операторов, но и с помощью средств, более точно отражающих конкретную структуру алгоритма. Для этого используются подпрограммы.

Программа разбивается на множество мелких подпрограмм, каждая из которых выполняет одно действие из предусмотренных исходным заданием. Комбинируя эти подпрограммы, удается формировать итоговый алгоритм уже не из простых операторов, а из законченных блоков, имеющих определенную смысловую нагрузку. Обращаться к таким блокам можно по названиям. Подпрограммы выступают в роли новых операторов или операций языка, определяемых программистом. Немаловажно, что небольшие подпрограммы роще отлаживать, что существенно повышает общую надежность программы.

Возможность применения подпрограмм относят язык программирования к классу процедурных языков.

6.12.3.Объектно-ориентированное программирование. [27] )

Объектно-ориентированное программирование представляет собой способ программирования, напоминающий процесс человеческого мышления. Это более структурированный способ, чем другие технологии программирования. Он позволяет создавать модульные программы с представлением данных на определенном уровне абстракции.

Объектно-ориентированное программирование основано на понятии объекта.

Определение. Объект — это совокупность свойств (структур данных, характерных для этого объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать, и которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта.

Объекты могут иметь одинаковую структуру и отличаться только значениями свойств. В таких случаях в программе создается новый тип, основанный на единой структуре объекта, который называется классом. Важнейшая характеристика класса – возможность создания на его основе новых классов с наследованием всех его свойств и методов и добавлением собственных. Класс, не имеющий предшественника, называется базовым. Наследование позволяет создавать новые классы, повторно используя уже готовые исходные программы.

6.13.Тренировочные тестовые задания по разделу 6.

(правильные ответы см. в конце пособия).

1. Представленный алгоритм А является?

1. Циклическим алгоритмом

2. Линейным алгоритмом

3. Ветвящимся алгоритмом

4. Укрупненным алгоритмом

5. Подчиненным алгоритмом

2. Алгоритм – это:

§ Правила выполнения определенных действий

§ Набор команд для компьютера

§ Протокол вычислительной сети

§ Понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение поставленной цели

§ Схема, указывающая порядок исполнения некоторого набора команд.

3. Суть такого свойства алгоритма, как результативность, заключается в том, что?

1. Алгоритм всегда состоит из последовательности шагов

2. Для записи алгоритма используются команды, которые входят в систему команд исполнителя

3. Алгоритм обеспечивает решение не одной конкретной задачи, а некоторого класса задач

4. При точном исполнении всех команд алгоритма определенный результат будет получен за конечное число шагов

5. Алгоритм должен состоять из команд, однозначно понимаемых исполнителем

4. Алгоритм называется циклическим, если?

1. При его выполнении предполагается многократное повторение одних и тех же действий

2. Последовательность выполнения команд зависит от истинности тех или иных условий

3. Команды выполняются последовательно, независимо от каких-либо условий

4. Включает в себя вспомогательный алгоритм

5. Является частью укрупненного алгоритма

5. Какое значение примет число S в результате выполнения данного алгоритма B?

V. 5 VI. 8 VII. 2 VIII. 0 IX. 12

Шаг1. Начало. Шаг2. f =4Шаг3. a = f /4 Шаг4. S = f +4 a Шаг5. Вывод результата S Шаг6. Конец. Алгоритм B к заданию V .

6. В каком виде представлен алгоритм C?

§ В виде словесного описания

§ В виде граф-схемы

§ В виде блок-схемы

§ В алгоритмическом виде

7. Какое значение примет число S в результате выполнения алгоритма D?

Передача параметров в подпрограммы.

В общем случае параметры у процедур и функций могут отсутствовать. В этом случае аргументы (входные параметры) и результаты (выходные параметры) передаются как глобальные переменные (объявленные в охватывающем блоке), общие для всех подпрограмм, но если надо передать значения аргументов непосредственно в подпрограмму (через заголовок – так повышается понятность программы) и получить результат непосредственно в точке вызова подпрограммы (тоже через заголовок), то при описании процедур и функций необходимо описывать и комментировать все параметры (и входные и выходные) в их заголовках. Такие описания в заголовке подпрограммы — это описания формальных параметров подпрограммы:

Формальные параметры в программах на Паскале бывают двух типов:

1) . Параметры – значения (обычно это аргументы).

2) . Параметры – переменные (обычно это результаты).

Если в заголовке подпрограммы формальный параметр описан как параметр — значение, то при вызове подпрограммы значение соответствующего фактического параметра копируется в область памяти, отведенную (в момент вызова подпрограммы) под него в стеке исходя из типа соответствующего формального параметра. Все действия в теле подпрограммы всегда записываются над формальными параметрами и глобальными переменными (если они есть), а реально выполняются при вызове над копиями соответствующих фактических параметров (эти копии – в стеке) и над глобальными переменными. Вопрос только в том, что происходит дальше с измененными (если они менялись) значениями формальных параметров.

Особенностью использования параметров — значений является то, что все действия (изменения), которым будут подвергнуты в теле вызванной подпрограммы эти формальные параметры-значения подпрограммы, будут относиться лишь к копиям (в стеке) соответствующих объектов вызывающей подпрограммы (указанных как фактические параметры) и при выходе из вызываемой подпрограммы в вызывающую (подпрограмму) эти изменения не отразятся на значениях соответствующих объектов (в вызывающей подпрограмме), указанных как фактические параметры (при вызове).

При передаче параметра — переменной в стек копируется не значение фактического параметра, а адрес фактического параметра. Соответствие между формальным и фактическим параметром устанавливается таким образом, что формальный параметр становится синонимом (они занимают одну и ту же область в памяти) фактического. Это приводит к тому, что изменение формальных параметров – переменных вызывает одновременное изменение и объектов, соответствующих фактическим параметрам. Поэтому по выходу из подпрограммы изменения параметров – переменных потеряны не будут (см. рис. ниже).

На Паскале параметры — значения описываются как обычные переменные:

Передача параметров при вызове подпрограмм

Подпрограмма представляет собой самостоятельную компьютерную программу, включенную в состав более сложной программы (по отношению к подпрограмме она выступает в роли основной или вызывающей программы). В любом месте основной программы можно обратиться к подпрограмме (чаще говорят «вызвать подпрограмму»). Ядро процессора при этом должно перейти на адрес первой команды подпрограммы, а после ее завершения вернуться на адрес команды основной программы, следующей за командой вызова подпрограммы.

В пользу применения подпрограмм в технологии программирования чаще всего выдвигаются два довода — экономия места в оперативной памяти и модульность структуры программы. Подпрограмма, в которой закодирован определенный алгоритм, может вызываться многократно, и таким образом экономится место в оперативной памяти, но в этом смысле подпрограмма мало чем отличается от цикла. Важнее другое — подпрограммы позволяют структурно разбить программу решения сложной задачи на более мелкие модули, решающие отдельные подзадачи. Такая модульность структуры большой программы существенно облегчает ее разработку.

Механизм поддержки работы с подпрограммами должен включать два основных типа команд — команду вызова подпрограммы и команду возврата из подпрограммы. Команда вызова подпрограммы должны обеспечить переход на первую команду вызываемой подпрограммы, а команда возврата — переход на команду вызывающей программы, следующую за командой вызова. Команды относятся к категории команд управления ходом выполнения программы.

На рис. 17.1а показан пример использования подпрограммы. В данном примере имеется основная программа, которая размещена в оперативной памяти, начиная с адреса 4000. В основной программе существует вызов подпрограммы PROC1, которая размещена в оперативной памяти, начиная с адреса 4500.

Когда в процессе выполнения основной программы ядро процессора дойдет до этой команды, оно прервет выполнение основной программы и перейдет на выполнение подпрограммы PROC1, поместив ее начальный адрес 4500 в счетчик команд. В теле подпрограммы PROC1 есть две команды вызова подпрограммы PROC2, которая размещена в оперативной памяти, начиная с адреса 4800.

Дойдя до каждой из этих команд, ядро процессора прекратит выполнять подпрограмму PROC1 и перейдет на выполнение подпрограммы PROC2. Встретив в подпрограмме команду RETURN, ядро процессора вернется в вызывающую программу и продолжит ее выполнение с команды, следующей за командой CALL, которая вызвала переход на только что завершенную подпрограмму. Этот процесс схематически показан на рис. 17.1.6.

Необходимо обратить внимание на следующие моменты:

подпрограмма может быть вызвана из любого места других программных
модулей. Таких вызовов может быть сколько угодно.

одна подпрограмма может быть вызвана из другой, которая, в свою очередь, вызвана третьей. Это называется вложенностью (nesting) вызовов. Глубина вложенности теоретически может быть произвольной.

при выполнении возврата из подпрограммы должен обеспечиваться переход
именно на ту команду вызова, которая запустила завершенный сеанс выполнения подпрограммы.

Рис. 17.1. Вложенный вызов подпрограмм:

а — команды вызова и возврата; б — последовательность выполнения команд

Из всего этого следует, что ядро процессора при выполнении команды вызова подпрограммы должно каким-то образом сохранить адрес возврата (т.е. адрес команды вызывающей программы, следующей за выполняемой командой вызова). Существует три места, где можно было бы сохранить адрес возврата:

начальный адрес подпрограммы;

верхняя ячейка стека.

Рассмотрим машинную команду CALL X, которая интерпретируется как «вызов подпрограммы, расположенной по адресу X». Если для хранения адреса возврата использовать регистр Rn, то выполнение команды CALL X должно проходить следующим образом (PC — счетчик команд ядра процессора):

В этой записи D — длина текущей команды. Затем адрес возврата оказывается в регистре Rn, откуда его может извлечь вызванная подпрограмма и сохранить где-либо в оперативной памяти для выполнения в дальнейшем возврата в вызывающую программу.

Если будет принято решение сохранять адрес возврата по начальному адресу вызываемой подпрограммы, то при выполнении команды CALL X ядру процессора нужно будет выполнять следующие операции:

Это довольно удобно, поскольку адрес возврата всегда сохраняется в месте, точно известном подпрограмме (точнее, ее разработчику).

Оба описанных подхода работоспособны и используются на практике. Единственным, но довольно существенным их недостатком является невозможность реализации реентерабельныхподпрограмм. Реентерабельность подпрограммы означает, что она может быть вызвана повторно еще до завершения текущего вызова. Например, это происходит, если внутри подпрограммы вызывается другая подпрограмма, которая, в свою очередь, вызывает первую. Реентерабельными должны быть и подпрограммы, реализующие рекурсивные алгоритмы.

Более общим, и более надежным, подходом является использование для хранения адреса возврата стека. Когда ядро процессора выполняет команду вызова подпрограммы, адрес возврата помещается в верхнюю ячейку стека, а когда он выполняет команду возврата, извлекает этот адрес из верхней ячейки стека.

Стеки

Стек — это список элементов данных, обычно слов или байтов, доступ к которым ограничен следующим правилом: элементы этого списка могут добавляться только в его конец и удаляться только из конца. Конец списка называется вершиной стека, а его начало — дном. Такую структуру иногда называют магазином. Представьте себе стопку подносов в столовой.

Клиенты берут подносы сверху, работники столовой, добавляя чистые подносы, тоже кладут их на верх стопки. Этот механизм хранения хорошо описывается емкой фразой «последним вошел — первым вышел» (Last In First Out, LIFO), означающей, что элемент данных, помещенный в стек последним, удаляется из него первым. Операцию помещения нового элемента в стек часто называют его проталкиванием (push), а операцию извлечения последнего элемента из стека называют его выталкиванием (pop).

Хранящиеся в оперативной памяти компьютера данные могут быть организованы в виде стека, так чтобы последовательные элементы располагались друг за другом. Предположим, что первый элемент хранится по адресу BOTTOM, а когда в стек помещаются новые элементы, они располагаются в порядке уменьшения последовательных адресов. Таким образом, стек растет в направлении уменьшения адресов, что является весьма распространенной практикой.

На рис. 17.2 показано, как располагается в памяти компьютера стек, элементы которого занимают по одному слову.

На «дне» он содержит числовое значение 43, а на вершине — 28. Для отслеживания адреса вершины стека используется регистр ядра процессора, называемый указателем стека (Stack Pointer, SP). Это может быть один из регистров общего назначения или же регистр, специально предназначенный для этой цели.

Рис. 17.2. Стек слов в оперативной памяти

Если предположить, что оперативная память адресуется побайтно и слово имеет длину 32 разряда, операцию проталкивания в стек можно реализовать так:

где команда Subtract вычитает исходный операнд 4 из результирующего операнда, содержащегося в регистре SP, и помещает результат в регистр SP. Эти две команды помещают слово, хранящееся по адресу NEWiTEM, на вершину стека, предварительно уменьшая указатель стека на 4. Операция выталкивания из стека может быть реализована так:

Эти две команды перемещают значение, хранившееся на вершине стека, в другое место оперативной памяти, по адресу ITEM, а затем уменьшают указатель стека на 4, чтобы он указывал на тот элемент, который теперь располагается на вершине стека. Результат выполнения каждой из этих операций для стека, показанного на рис. 17. 2, приведен на рис. 17.3.

Рис. 17.3. Результат выполнения операций со стеком

Если в архитектуре поддерживаются режимы автоинкрементной и автодекрементной адресации, для помещения нового элемента в стек достаточно команды

а выталкивание элемента из стека можно выполнить посредством команды

Когда стек используется программой, для него обычно выделяется фиксированное количество ячеек оперативной памяти. В этом случае нужно проследить за тем, чтобы программа не пыталась помещать новые элементы в стек, достигший своего максимального размера. Кроме того, она не должна пытаться вытолкнуть элемент из пустого стека, что могло бы произойти в случае логической ошибки.

Предположим, что стек заполняется, начиная с адреса 2000 (BOTTOM) до 1500 и далее. Первоначально в регистр, играющий роль указателя стека, загружается значение 2004. Напомним, что перед помещением в стек нового элемента данных из значения SP каждый раз вычитается 4. Поэтому начальное значение 2004 означает, что первый элемент стека будет иметь адрес 2000. Для предотвращения попыток помещения элемента в полный стек или удаления элемента из пустого стека нужно несколько усложнить реализацию операций проталкивания и выталкивания элемента. Для выполнения каждой из этих операций указаннойвыше команды недостаточно — ее нужно заменить последовательностью команд, приведенной в таблице 17.1.

Команда сравнения Compare src,dst выполняет операцию [src]-[dst] и устанавливает флаги условий в соответствии с полученным результатом. Она не изменяет значения ни одного из операндов. Фрагмент а таблицы 17.1 демонстрирует выталкивание элемента из стека, а фрагмент б этой же таблицы — помещение элемента в стек при реализации контроля пустого и полного стека при выполнении операций проталкивания и выталкивания элемента.

Команда

Фрагмент а

Compare #2000,SP

Проверка того, не содержит ли указатель стека значение больше 2000. Если это так, значит стек пуст, и осуществляется переход к подпрограмме EMPTYERROR, выполняющей соответствующее действие

Фрагмент б

Передача параметров при вызове подпрограмм

Вызывая подпрограмму, программа должна передать ей параметры (операнды), или же их адреса. Закончив свою работу, подпрограмма вернет другие параметры — результаты выполнения. Такой обмен информацией между вызывающей программой и подпрограммой называется передачей параметров. Передача параметров может выполняться несколькими способами.

Например, параметры можно помещать в регистры или в оперативную память, откуда подпрограмма сможет их считать. В качестве альтернативы параметры можно поместить в стек, используемый для хранения адресов возврата.

Использование регистров ядра процессора — способ простой и эффективный. В таблице 17.2 показано, как реализовать программу, выполняющую сложение последовательности чисел, в виде подпрограммы с передачей параметров через регистры.

Команда

Вызывающая программа

Подпрограмма

Длина последовательности п, информация о которой хранится в оперативной памяти по адресу N, и адрес первого числа NUM1 передаются подпрограмме через регистры R1 и R2. Вычисленная подпрограммой сумма возвращается вызывающей программе через регистр R0. Первые две команды загружают в регистры R1 и R2 значения N и NUM1.

Команда CALL выполняет переход к подпрограмме, начинающейся по адресу LISTADD. Кроме того, эта команда помещает в стек адрес возврата из подпрограммы. Подпрограмма вычисляет сумму и помещает ее в регистр R0. После возврата из подпрограммы вызывающая программа сохраняет эту сумму в оперативной памяти по адресу SUM.

Если у подпрограммы много параметров, для их передачи может просто не хватить регистров общего назначения. С другой стороны, стек — структура гибкая, в него можно поместить много параметров. Следующий пример показывает, как выполняется передача параметров через стек.

В таблице 17.3приведена та же программа, выполняющая сложение последовательности чисел, но реализованная в виде подпрограммы LISTADD. Любая другая программа может вызвать указанную подпрограмму для сложения последовательности чисел. Подпрограмме LISTADD передается адрес первого числа в последовательности и количество ее элементов.

Подпрограмма выполняет сложение и возвращает полученную сумму. Ее параметры помещаются в стек процессора, на который указывает регистр SP. Предположим, что до вызова подпрограммы вершина стека располагается на уровне 1 (рис.17.4). Вызывающая программа помещает в стек адрес NUM1 и значение п и вызывает подпрограмму LISTADD. Кроме того, команда CALL помещает в стек адрес возврата из подпрограммы. Теперь вершина стека располагается на уровне 2.

Команда

Предполагается, что вершина стека расположена на уровне 1

Рис.17.4. Программа, выполняющая сложение последовательности чисел и реализованная как подпрограмма, с передачей параметров через стек

Подпрограмма использует три регистра. Поскольку в них могут содержаться данные, принадлежащие вызывающей программе, их содержимое сохраняется в стеке. Для помещения в стек содержимого регистров от R0 до R2 использована команда MoveMultiple. Подобные команды имеются у многих архитектур.

Теперь вершина стека располагается на уровне 3. С помощью индексной адресации подпрограмма считывает из стека параметры п и NUM1. Значение указателя стека при этом не меняется, поскольку на вершине стека по-прежнему располагаются нужные элементы данных.

Значение п загружается в регистр R1, который будет играть роль счетчика, а адрес NUM1 — в регистр R2, который будет служить указателем при сканировании списка значений. Регистр R0 должен содержать результат суммирования. Перед возвратом из подпрограммы содержимое регистра R0 помещается в стек, заменяя параметр NUM1, который больше не нужен. Затем из стека восстанавливается содержимое трех регистров, использовавшихся подпрограммой. Теперь верхним элементом стека является адрес возврата, расположенный на уровне 2. После возврата из подпрограммы вызывающая программа сохраняет результат в оперативной памяти по адресу SUM и возвращает вершину стека на ее исходный уровень, уменьшая значение SP на 8.

Дата добавления: 2021-03-18 ; просмотров: 116 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник: studopedia.net

Передача параметров в подпрограммы.

Передача параметров при вызове подпрограмм

Составьте блок схему и программу вычисления значения функции вариант 3

Напиши программу которая в последовательности натуральных чисел определяет количество чисел кратных

Как записать музыку на сд диск в формате сд программа

Какая нужна программа на телефон чтобы скачивать музыку на телефон

Если не хватает места на диске с для установки программы

Задачи по ознакомлению с формой и геометрическими фигурами в программе радуга

Как расширение имени файла связано с форматом файла и программой обработки

Что программа 12111 переводит число 50 в число 20 определите значение b