Podprogram

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Podprogram (inaczej funkcja lub procedura) - termin związany z programowaniem proceduralnym. Podprogram to wydzielona część programu wykonująca jakieś operacje. Podprogramy stosuje się, aby uprościć program główny i zwiększyć czytelność kodu.

Rodzaje podprogramów[edytuj | edytuj kod]

W pewnych językach programowania dzieli się podprogramy na funkcje i procedury:

  • Funkcja ma wykonywać obliczenia i zwracać jakąś wartość, nie powinna natomiast mieć żadnego innego wpływu na działanie programu (np. funkcja obliczająca pierwiastek kwadratowy)
  • Procedura natomiast nie zwraca żadnej wartości, zamiast tego wykonuje pewne działania (np. procedura czyszcząca ekran)

Przez zwracanie wartości należy rozumieć możliwość użycia wywołania funkcji wewnątrz wyrażenia. Procedury często też zwracają wartości, ale poprzez odpowiednie parametry.

Podział ten występuje w językach takich jak Pascal[1][2] i Ada. W pozostałych językach (m. in. w C[3][4][5] i C++[5]) nie ma już takiego rozróżnienia i funkcją jest każdy podprogram, niezależnie od tego czy zwraca jakieś wartości i czy ma wpływ na program.

Oprócz powyższego podziału, wyróżnić także należy podprogram główny, tj. taki od którego rozpoczyna się wykonywanie skompilowanego programu. W językach programowania zastosowano zasadniczo kilka różnych rozwiązań. Albo zdefiniowana jest w składni odrębna jednostka (np. program w Pascalu[1][2]), albo stosuje się specjalną frazę, dyrektywę języka, informującą aby program łączący dany podprogram wybrał jako podprogram główny (np. OPTIONS(MAIN) w jęzuku PL/1[6][7]). W języku C[3][4][5] i pokrewnych definiuje się zwykłą funkcję lecz o specjalnym identyfikatorze main.

Podprogramy wewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Różne języki programowania umożliwiają także definiowanie podprogramów wewnętrznych, tzn. podprogramu w innym podprogramie nadrzędnym. Do takich języków należą między innymi Pascal[1][2], PL/1[6][7], i inne. Nie ma takich możliwości np. w języku C[3][4][5].

  procedure z;
    procedure w1;
    begin
      ...
    end;
    procedure w2;
    begin
      ...
    end;
  begin
    ...
    w1;
    ...
    w2;
    ...
  end;

Terminologia dotycząca podprogramów[edytuj | edytuj kod]

Twórcy języków programowania stosują różne terminologie i oznaczenia podprogramów:

Identyfikacja podprogramu[edytuj | edytuj kod]

Podprogram może być identyfikowany:

Współprogramy[edytuj | edytuj kod]

Współprogramy to procedury wykonywane w taki sposób, że sterowanie może zostać przekazywane pomiędzy nimi wielokrotnie, przy czym wywołanie danego współprogramu powoduje wykonywanie instrukcji od miejsca ostatniego przerwania wykonania (ostatniego punktu wyjścia), a nie od początku. Współprogramy często występują parami i stanowią dwa „równorzędne” podprogramy.

Rodziny podprogramów[edytuj | edytuj kod]

Istnieją języki programowania, w których można definiować całą rodzinę podprogramów z jednakową nazwą dla wywołania różnych podprogramów. Do takich języków należą PL/1[6][7] i Ada. Nowsze języki umożliwiają zastosowanie takiego mechanizmu poprzez dopuszczenie przeciążenia nazw.

Przykład w PL/1[6][7]:

 DCL A GENERIC (PR1 WHEN(FLOAT),
                PR2 WHEN(CHAR),
                PR3 WHEN(FLOAT, CHAR),
                PR4 WHEN(LABEL));

W powyższym przykładzie wywołanie procedury A spowoduje w rzeczywistości wywołanie jednej z procedur PR1 .. PR4 w zależności od argumentów wywołania procedury A.

Metody wywołania podprogramu[edytuj | edytuj kod]

Wartościową cechą podprogramu jest możliwość wielokrotnego jego wywołania. Wywołanie podprogramu może być:

  • funkcyjne – w wyrażeniu, do którego podprogram zwraca obliczoną wartość,
    • poprzez nazwę z listą argumentów, np. A=B+Func(C); lub
    • wielokrotne (zagłębione), np. L=Trim(Copy(Delete(‘ Ala ‘,3,1),3));

oczywiście taka forma wywołania dotyczy tylko podprogramów mających cechy funkcji, tzn. zwracających wartość,

Konkretne implementacje języków często dopuszczają wywołanie funkcji w postaci proceduralnej, tzn. poza wyrażeniami. W tym przypadku zwracana przez podprogram wartość jest ignorowana – np. jest tak w Borland Pascalu[2].

Komunikacja podprogramu z otoczeniem[edytuj | edytuj kod]

Podprogram jako samodzielna, wydzielona część algorytmu, zazwyczaj (z wyjątkiem prostych operacji, np. czyszczenie ekranu) musi komunikować się z otoczeniem. Taką komunikację realizuje się za pomocą:

  • zmiennych globalnych,
  • argumentów (parametrów aktualnych), przypisywanych zdefiniowanym w podprogramie parametrom (parametrom formalnym),
  • rezultatów funkcji (wartości zwracanych do miejsca wywołania),
  • pól obiektu (dla metod danego obiektu),
  • wyjątków,
  • i innych, rzadko stosowanych lub nie zalecanych, jak np.:
    • obszarów wspólnych (nakładanych np. COMMON),
    • zmiennych nakładanych (np. absolute)

Podprogramy w językach programowania[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w asemblerze[edytuj | edytuj kod]

W asemblerze podprogram to wydzielona część kodu, do którego przy wywołaniu wykonuje się skok z odłożeniem adresu powrotu na stos, ewentualnie skok bezwarunkowy, a argumenty wywołania są albo odkładane na stos albo umieszczane bezpośrednio w rejestrach. Wartość wynikowa zwracana jest najczęściej w wyznaczonym rejestrze procesora - np. eax dla procesorów zgodnych z architekturą I386.

(składnia intelowska)

 call podprogram   ; wywołanie podprogramu
 ; ... 
 podprogram:       ; instrukcje podprogramu
   mov eax, 10h
   mov ebx, 34h
   int 21h
 ret               ; powrót funkcji

Podprogram w języku BASIC[edytuj | edytuj kod]

W języku BASIC (wersje wczesne na komputery 8-bitowe) podprogramem jest ciąg instrukcji rozpoczynający się od wiersza o określonym numerze i zakończony instrukcją RETURN. Wywołanie podprogramu ma formę instrukcji skoku do określonego wiersza. Innym rodzajem podprogramu w Basicu jest definicja funkcji w formie wyłącznie prostego wyrażenia zawartego w jednej linii programu. W późniejszych wersjach Basicu wprowadzono definiowanie parametryzowanych podprogramów (SUB).

  10 DEF SUM(X,Y)=X+Y
  20 GOSUB 50
  30 PRINT "WYNIK: ", A
  40 END
  50 A=SUM(1,2)
  60 RETURN

Podprogram w języku C[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku C[3][4][5]:

 <typ> funkcja( [ <lista-parametrow-formalnych> ] )
 {
    // instrukcje do wykonania (ciało funkcji)
    return (/* wyrażenie */);
 }
 
 /* Deklaracja procedury w jęz. C */
 void funkcja( [ <lista-parametrow-formalnych> ] )
 {
    // instrukcje do wykonania (ciało funkcji)
 }

Podprogram w języku C#[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku C#:

class klasa
{
 [public/protected/private/internal] [static/virtual/override] [unsafe] <typ> metoda( parametry )
 {
    //ciało metody
    return /* wyrażenie */;
 }
 
//metoda zwracająca 'nic' [void] , bezparametrowa
 [public/protected/private/internal] [static/virtual/override] [unsafe] void metoda()
 {
    //ciało metody
 }
}

Podprogram w języku Clipper[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Clipper[11]:

 [STATIC] FUNCTION identyfikator([parametry])
   [deklaracje lokalne]
   instrukcje
 RETURN wyrażenie
 [STATIC] PROCEDURE identyfikator([parametry])
   [deklaracje lokalne]
   instrukcje
 RETURN
 * blok kodu'
 * który traktowany jest także jak typ danej
 {|[lista_parametrów]|wyrażenie_1[, wyrażenie_2[, ... [,wyrażenie_n]]]}

Podprogram w języku Comal[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Comal[8]:

 xx PROC nazwa(parametry) 
     instrukcje
 yy ENDPROC nazwa
   
 gdzie xx i yy to numery wierszy.
 
 Wywołanie: 
 zz EXEC nazwa(argumenty)

Podprogram w języku Forth[edytuj | edytuj kod]

Również charakterystyczna składnia języka Forth wyróżnia postać podprogramu w tym języku na tle innych języków programowania. W języku Forth definiujemy słowa. Słowo może być podprogramem do którego argumenty przekazywane są za pośrednictwem stosu (ale słowo może też być zmienną, stałą, nazwą słownika itd.). W poniższym przykładzie definiowany jest trywialny przykład podprogramu POW_3 w języku Forth, który powoduje podniesienie do 3 potęgi argumentu. Jak widać argument (liczba 5) podawany jest przed wywołaniem podprogramu – umieszczony zostaje na stosie – na którym Forth wykonuje operacje: w tym przypadku dwukrotne skopiowanie argumentu i dwukrotne mnożenie. Napis w nawiasie jest komentarzem. Wynik operacji również zostaje umieszczony na stosie i może być wykorzystany do dalszych obliczeń lub zapamiętany w zmiennej[8][12][13].

 ( POW_3, a -- b )
 : POW_3 DUP DUP * * ;
 5 POW_3

Podprogram w języku Fortran 77[edytuj | edytuj kod]

Rodzaje podprogramów w języku Fortran 77:

  • funkcje wewnętrzne (wbudowane)
  • funkcje lokalne, zdefiniowane w jednej instrukcji
 identyfikator([parametry])=wyrażenie
  • podprogramy zewnętrzne
    • procedury
  '''SUBROUTINE''' [[Identyfikator (programowanie)|identyfikator]]([[Parametr (informatyka)|parametry]])
    [[Deklaracja (informatyka)|deklaracje]]
    ''instrukcje''
  '''END'''
    • funkcje
  typ '''FUNCTION''' identyfikator([parametry])
    [deklaracje]
    ''instrukcje''
  '''END'''

Podprogram w języku Java[edytuj | edytuj kod]

W Javie podprogramy są metodami klas.

 class Nazwa {
   ...
   [public | protected | private] [native] [static] [synchronized] type name ( type1 arg1, type2 arg2 ){
     ...
   }
   ...
 }

Podprogram w języku JavaScript[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku JavaScript[18]:

function Nazwa(parametr1, parametr2, parametr3)
{
  // instrukcje do wykonania (ciało funkcji)
  return parametr1; // zwrócenie wartości
}

Podprogram w języku Jean (oraz JOSS)[edytuj | edytuj kod]

W języku Jean (oraz JOSS) każda instrukcja poprzedzona jest etykietą składającą się z dwóch części (liczby całkowite): PART.STEP. Wszystkie instrukcja poprzedzone jednakową etykietą PART tworzą bezparametrową procedurę[9][10].

1.1 DEMAND N
1.2 DEMAND A(I) FOR I=1(1)N
1.3 SET T=0
1.4 LET SUM(A,B)=A+B
1.5 DO PART 2 FOR I=1(1)N
1.6 TYPE T
2.1 SET T=SUM(T,A(I)) IF A(I)>0
2.2 SET T=T+1
DO PART 1

Tak jak podprogram można również użyć pojedynczej instrukcji poprzez wywołanie o postaci:

1.7 DO STEP 1.1

Ponadto w języku Jean można definiować funkcje w postaci prostych wyrażeń (podobnie jak w języku Basic):

4.1 LET SINX(X,A)=X+SIN(A)

[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Logo:

  • Procedura:
 to square :side
 repeat 4 [fd :side rt 90]
 end
  • Zmienna z listą poleceń:
 make "inst [fd 40 rt 90]
 run :inst

Podprogram w języku MCPL[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku MCPL:

  FUN ''name''
    : [P, …, Pn] => ''Clist''
   [: …
    : P, …, Pxn => ''Clist-x'']
  .

  MATH | EVERY [(''args'')]
     : P, …, Pn => ''Clist''
    [: …
     : P, …, Pxn => ''Clist-x'']
  .

Język posiada także mechanizmy umożliwiające definiowanie korutyn.

Podprogram w języku Modula 2[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Modula-2[15]:

  PROCEDURE nazwa([lista_paramertów])
    deklaracje lokalne
  BEGIN
    instrukcje
  END nazwa;
 
  PROCEDURE nazwa([lista_paramertów]): typ;
    deklaracje lokalne
  BEGIN
    instrukcje
    RETURN wyrażenie
  END nazwa;

Podprogram w języku Pascal[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Pascal: jako procedura[1][2]:

 procedure Procedura( {argumenty} );
 begin
    { instrukcje do wykonania }
 end;

jako funkcja[1][2]:

 function Funkcja( {argumenty} ) : integer; { typ wartości funkcji }
 begin
    { instrukcje do wykonania (ciało funkcji) }
 end;

Podprogram w języku PHP[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku PHP:

 // definicja podprogramu, w PHP5 możliwe określenie klasy bazowej zmiennej $wejscie
 function nazwapodprogramu($wejscie) { 
 
 // zawartość podprogramu
 
 return $wyjscie; // zwrócenie wartości
 } // koniec podprogramu

Podprogram w języku PL/1[edytuj | edytuj kod]

W języku PL/1 podprogram definiowany jest w postaci procedury. Podobnie jak danym, procedurom nadaję się różne atrybuty, wśród których można użyć frazy RETURNS(typ), która nadaje procedurze właściwości funkcji określając równocześnie typ zwracanej wartości[6][7].

Charakterystyczną cechę podprogramu w PL/1 jest to, że oprócz – występującej w większości języków programowania – możliwości zdefiniowania wielu punktów wyjść podprogramu (instrukcja RETURN i END), istnieje możliwość wyspecyfikowania wielu punktów wejść (zwanych w nomenklaturze PL/1 ingresjami) do podprogramu i to z różnymi parametrami i atrybutami[6][7] (podobne możliwości wprowadzono w Fortranie IV).

 /* ingresja główna – początek procedury */
 nazwa: PROC (parametry) opcje i atrybuty;
        deklaracje
        instrukcje
        …
        /* ingresja poboczna – kolejny punkt wejścia do procedury */
        nazwa_1: ENTRY (parametry) opcje i atrybuty;
        deklaracje
        instrukcje
        …
        /* ingresja poboczna – kolejny punkt wejścia do procedury */
        nazwa_n: ENTRY (parametry) opcje i atrybuty;
        deklaracje
        instrukcje
        …
 END [nazwa];

Podprogram w języku Prolog[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Prolog (Turbo Prolog) ma charakterystyczną postać, wynikającą z właściwości tego języka logiki. Nagłówek podprogramu deklarowany jest w sekcji PREDICATES, natomiast definicja podprogramu znajduje się w sekcji CLAUSES i może składać się z wielu faktów i reguł. Podprogram w tym języku jest więc zawsze predykatem, nawet jeśli ma on charakter czysto operacyjny (np. instrukcje wejścia-wyjścia, graficzne itp.).

Przykład:

 PREDICATES
   rodzic(symbol, symbol)
   ojciec(symbol, symbol)
   …
 CLAUSES
   rodzic(Adam, Janusz).
   rodzic(Adam, Katarzyna).
   rodzic(Anna, Piotr).
   …
   ojciec(Przodek, Potomek) :- rodzic(Przodek, Potomek), mężczyzna(Przodek).
   …

Podprogram w języku Python[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w Pythonie nazywany jest funkcją. Przykład (wcięcia są istotne, ze względu na specyfikę składni języka):

 def funkcja(parametr_pozycyjny,*nienazwane_parametry,**nazwane_parametry):
       "Łańcuch dokumentacji opisujący działania funkcji" 
       print nienazwane_parametry
       print nazwane_parametry
       return parametr_pozycyjny

Możliwe wywołanie (argumenty nienazwane muszą się znaleźć przed nazwanymi):

 print funkcja("Hello World!",123,None,argument="wartosc")

...i jego rezultat:

(123,None)
{'argument': 'wartosc'}
Hello World!

Gdy funkcja jest definiowana jako metoda obiektu, pierwszym parametrem zawsze jest ten obiekt (tradycyjnie nazywany self, jednak język tego nie wymaga).

Podprogram w języku S[edytuj | edytuj kod]

  • procedura:
 Sub nazwa(parametry) 
 deklaracje
 Enter
   instrukcje
 Leave
  • funkcja:
 Def nazwa(parametry) as typ
 deklaracje
 Enter
   instrukcje
 Leave

Podprogram w języku Snobol[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Snobol:

 * FUNKCJA ODWRACAJĄCA KOLEJNOŚĆ
 * ZNAKÓW W NAPISIE
       DEFINE('REV(X)C') :(K.REV)
 REV   X LEN(1).C=       :F(RETURN)
       REV=REV(X) C      :(RETURN)
 K.REV

Podprogram w języku Visual Basic[edytuj | edytuj kod]

Podprogram w języku Visual Basic:

  [Public | Private] [Static] Function nazwa([lista_parametrów]) [As typ]
  instrukcje 
  …
  [nazwa=wyrażenie]
  … 
  [Exit Function]
  …
  End Function
 
  [Public | Private] [Static] Sub nazwa([lista_parametrów])
  instrukcje 
  …
  [Exit Sub]
  …
  End Sub

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Michał Iglewski, Jan Madey, Stanisław Matwin: Pascal. Język wzorcowy – Pascal 360. Wyd. wydanie trzecie – zmienione. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1984, seria: Biblioteka Inżynierii Oprogramowania. ISSN 0867-6011. ISBN 83-85060-53-7. (pol.)
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 Andrzej Marciniak: Borland Pascal 7.0. Poznań: Nakom, 1994, seria: Biblioteka Użytkownika Mikrokomputerów. ISSN 0867-6011. ISBN 83-85060-53-7. (pol.)
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritche: Język C. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1988, seria: Biblioteka Inżynierii Oprogramowania. ISBN 83-204-1067-3. (pol.)
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Jan Bielecki: Turbo C z grafiką na IBM PC. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1990, seria: Mikrokomputery. ISBN 83-204-1101-7. (pol.)
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 Jan Bielecki: Od C do C++, programowanie obiektowe w języku C. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1990. ISBN 83-204-1332-X. (pol.)
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 Jan Bielecki: Rozszerzony PL/I i JCL w systemie OS/RIAD. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1986, seria: Biblioteka Informatyki. ISBN 83-01-06146-4. (pol.)
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 M. I. Auguston i inni: Programowanie w języku PL/1 OS JS. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1988. ISBN 83-01-07463-9. (pol.)
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 Mike Ducka, tłumaczenie: Marcin Turski: Języki mikrokomputerów. Przewodnik dla początkujących. Basic, Pascal, Logo, Prolog, Comal, Forth. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1988. ISBN 83-204-0966-7. (pol.)
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 Jerzy Bettek, Bronisław Rudak, Barbara Rudakowa: Język konwersacyjny JEAN. Wrocław: Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 1975, seria: Skrypt wydany w serii Biblioteka WASC. (pol.)
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3 Kazimierz Orlicz: Język konwersacyjny JEAN z elementami programowania w Fortranie. Wrocław: Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 1977, seria: Skrypt wydany w serii Biblioteka WASC. (pol.)
  11. 11,0 11,1 Wojciech Rogowski, Arkadiusz Serodziński: Clipper 5.0. Warszawa: Wydawnictwo PLJ, 1991. ISBN 83-85190-20-1. (pol.)
  12. 12,0 12,1 Jan Bielecki: Język FORTH. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1988, seria: Mikrokomputery. ISBN 83-204-0930-6. (pol.)
  13. 13,0 13,1 Jan Ruszczyc: Poznajemy FORTH. Warszawa: SOETO, 1987, seria: Informatyka mikrokomputerowa. (pol.)
  14. Ralph E. Griswold, Madge T. Griswold: Icon. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, seria: Biblioteka Inżynierii Oprogramowania. ISBN ISBN 83-204-0871-7. (pol.)
  15. 15,0 15,1 Niklaus Wirth: Modula 2. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, seria: Biblioteka Inżynierii Oprogramowania. ISSN 0867-6011. ISBN 83-204-0828-8. (pol.)
  16. Jan Bielecki: PL/M język programowania mikroprocesorów. Wyd. wydanie drugie uzupełnione. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1987, seria: Elektronizacja. zeszyt 25. (pol.)
  17. Jan Bielecki: System operacyjny ISIS-II. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, seria: Mikrokomputery. ISBN 83-204-0893-8. (pol.)
  18. Wojciech Romowicz, HTML i JavaScript, HELION 1998 r., ISBN 83-7197-046-3