В языке Pascal для реализации технологии структурированного программирования с использованием модулей используются библиотеки подпрограмм. Текстуально библиотеки объединяются в самостоятельные программные единицы называемые модулями языка Pascal. Модули создаются для реализации библиотек подпрограмм. Обычно модули объединяют подпрограммы, выполняющие задачи одного класса.
Модуль - это самостоятельная программная единица, которая является автономно компилирующей и имеет определенную структуру.
Модуль имеет следующую структуру:
Заголовок модуля на языке Паскаль состоит из служебного слова Unit и следующего за ним именем модуля. К имени модуля предъявляются жесткие требования и это имя должно совпадать с именем дискового файла с расширением.pas, в котором находится текст модуля.
Unit MyType; //файл MyType.pas
Имя модуля служит для связи модуля с программами и другими модулями. Программы и модули устанавливают связь с требуемым модулем в разделе Uses программы или модуля. Модули для своей работы могут вызывать другие модули, если модуль вызывает другой модуль, то раздел Uses должен следовать за служебным словом INTERFACE.
Интерфейсная часть языка Паскаль начинается зарезервированным словом INTERFACE. Она служит для связи модуля с головной программой или другими модулями. В интерфейсной части содержатся объявление всех глобальных объектов модуля. В первую очередь подпрограмм, а кроме того объявляются глобальные типы и переменные. Если объект объявлен глобально, то его можно использовать в вызывающей программе и модуле без специального объявления.
Unit Wodmass;
INTERFACE
USES MyType;
[имя_типа]:[тип];
[список_глобальных_переменых]:[тип];
В интерфейсной части подпрограммы объявляются их заголовками, в которых следует имя подпрограммы и список формальных параметров.
Исполняемая часть языка Паскаль начинается служебным словом IMPLEMENTATION и содержит описание подпрограмм, объявленных в интерфейсной части, кроме того в исполняемой части могут быть объявлены локальные для модуля объекты (переменные, константы). Описание подпрограммы в исполняемой части должно начинаться с заголовка подпрограммы, при этом список формальных параметров опускается.
Инициирующая часть языка Паскаль завершает модуль, и эта часть может отсутствовать или может быть пустой. Делать инициирующую часть не рекомендуется, поскольку могут возникнуть ситуации зависания. В ней размещаются исполняемые операторы, устанавливаются начальные значения глобальных переменных, открываются нужные файлы, устанавливаются связи с другими файлами.
Компиляция модулей на языке Pascal
При работе с модулями необходимо выполнять компиляцию самих модулей и компиляцию программ, использующих модули. Как известно в среде Borland Pascal имеется три режима компиляции (Compile, Build, Make). При компиляции самого модуля обычно используется режим Compile, хотя можно и другими режимами, в том случае если модуль используется другие модули. При компиляции модуля не создается исполняемая программа, а создается специальный файл откомпилированного модуля с расширением.tpw. Файлы откомпилированных модулей помещаются в каталоги, обычно с именем Units (задается при настройках среды). При компиляции программ, содержащих модули, могут быть использованы все три режима компиляции. Компиляция разными режимами отличаются продолжительностью и надежностью.
Режим Compile - простой и самый быстрый. В этом режиме компилятор проверяет наличие подключаемых в разделе Uses модулей и при их наличии компилирует программы. Если модуль отсутствует, компиляция прекращается и выводится сообщение об отсутствии модуля.
В режиме Make компилятор проверяет наличие подключаемых модулей и если какой-то модуль не найдем, компилятор ищет текст модуля с расширением.pas, компилирует модуль и после этого компилирует программу. Кроме того компилятор проверяет даты создания модулей.tpw и.pas. Если он обнаруживает, что дата создания файла.pas более поздняя, чем.tpw, он делает вывод, что в тексте модуля были произведены изменения и заново перекомпилирует модули. Тем самым это надежнее.
В режиме Build все.tpw файлы игнорируются, компилятор перекомпилирует все используемые в головной программе модули и откомпилирует программу. Это самый надежный режим, но в тоже время самый длительный.
Модули в Паскале по отношению к основной части программы напоминают подпрограммы (процедуры и функции). Но по определению они являются самостоятельными программами, ресурсы которых могут быть задействованы в других программах. Кроме того описание модулей происходит вне вызывающего приложения, а в отдельном файле, поэтому модуль – это отдельно компилируемая программа. Файл скомпилированного модуля (именно такой нужен для использования) будет иметь расширение предусмотренное средой программирования (например, .tpu, .ppu, .pcu).
Модули создаются, как правило, для обеспечения компактности кода, о чем приходиться заботиться крупным проектам. Стоит также отметить, что использование модулей в каком-то смысле снимает ограничение на сегментацию памяти, так как код каждого модуля располагается в отдельном сегменте.
Структура модуля выглядит так:
Unit <имя модуля>;
Interface
<интерфейсная часть>
Implementation
<исполняемая часть>
Begin
<инициализация>
End.
Имя модуля (Unit)
Имя модуля, следующее после ключевого слова Unit , должно совпадать с названием файла (без.pas), в котором находиться его код. Также с помощью имени, модуль подключается к другому модулю, либо к основной программе. Для этого необходимо указать служебное слово Uses , и перечислить через запятую список подключаемых модулей:
Uses <список имен модулей>;
Интерфейсная часть (Interface)
В интерфейсной части описываются заголовки объектов, к которым будут иметь доступ другие модули и программы. Это константы, типы, переменные и подпрограммы. Например, так может выглядеть интерфейсная часть модуля Search, содержащего в себе алгоритмы поиска элементов в массиве.
|
1 |
unit
Search; |
Для объявления данного модуля, в программе нужно указать его имя:
После чего станет возможным использование всех описанных в интерфейсной части объектов.
Исполняемая часть (Implementation)
Начинается этот раздел со слова Implementation (реализация). Именно здесь нужно описать подпрограммы, объявленные в интерфейсной части. При этом в их заголовках разрешается не указывать формальные параметры, иначе они должны полностью совпадать с таковыми в интерфейсной части. Кроме этого, интерфейсная часть может содержать локальные (недоступные вызывающей программе) для модуля объекты.
Инициирующая часть
Инициирующая часть начинает свою работу до начала выполнения основной программы. В ней (между Begin и End), как правило, описываются операторы, предназначенные для разного рода вспомогательной работы. Данная часть может отсутствовать, либо не иметь в себе никакого кода. В первом случае нужно указать End с точкой, во втором – оставить пустое место внутри Begin и End.
Компиляция модулей
Использовать в программе можно лишь скомпилированные модули, имеющие расширение, предусмотренное вашей средой разработки приложений. Рассмотрим три наиболее популярные из них:
Turbo Pascal
Итогом компиляции модуля в Turbo Pascal, будет файл с расширением .tpu (Turbo Pascal Unit ), хранящий его код.
Free Pascal
После компиляции модуля в среде Free Pascal, создаются два файла с разными разрешениями: .ppu и .o . Первый содержит интерфейсную часть модуля, а второй (необходим для компоновки программы) – часть реализаций.
Pascal ABC.NET
Pascal ABC.Net во время компиляции модуля не генерирует код на машинном языке. В случае, если компиляция выполнена успешна код сохраняется в файле с разрешением .pcu .
Для сред программирования Turbo Pascal и Free Pascal предусмотрены три режима компиляции: Compile, Make и Build . В режиме Compile все используемые в программе модули должны быть заранее скомпилированы. Приложение в режим Make-компиляции проверяет все подключенные модули на наличие файлов с соответствующим для среды программирования разрешением (.tpu или.o). Если какой-то из них не найден, то происходит поиск файла с названием ненайденного модуля и расширением.pas. Самый надежный из режимов – Build. Поиск и компиляция файлов (с расширением.pas) в данном режиме происходит даже тогда, когда модульные файлы уже имеются.
Пример
Создадим небольшой модуль, содержащий в себе процедуры двоичного и линейного поиска элементов в массиве. Код модуля:
|
1 |
unit
Search; |
Весь этот код должен находиться в отдельном файле. Теперь напишем основную программу, в которую подключим наш модуль Search.
Abs в Паскале возвращает абсолютное значение переменной. Результат, возвращаемый функцией Abs, имеет тот же , что и аргумент - параметр, передаваемый в функцию. Этот параметр может иметь любой числовой тип данных.
Синтаксис функции Abs для целых чисел:
function Abs(L: LongInt) : LongInt;
function Abs(I: Int64) : Int64;
Последний вариант возможен только для и , так как в классическом Паскале нет типа данных Int64.
Синтаксис функции Abs для вещественных чисел:
function Abs(D: ValReal) : ValReal;
ValReal - это вещественный тип данных с наибольшим доступным значением в данной операционной системе. Фактически это псевдоним (алиас) одного из типов Extended или Double.
А теперь пример использования:
Program absfunc; var x: integer = -100; y: integer; begin y:= Abs(x); //у = 100 WriteLn("Abs(-100) = ", y); //Выведет 100 ReadLn; end.
Здесь мы сначала объявляем переменную с начальным значением равным -100 (отрицательное число).
А в программе используем функцию Abs и в результате переменная у будет равна 100 (положительное число).
Что вычисляет функция Abs
Вообще Abs - это сокращение от Absolute. Как нетрудно догадаться, переводится это слово как “абсолютный, чистый, несомненный”.
Вы должны помнить из школьного курса математики, что абсолютное число, то есть абсолютная величина или модуль числа х - это неотрицательное число, определение которого зависит от типа числа х.
В математике модуль числа х обозначается так: |x|.
То есть функция Abs в любом случае возвращает положительное число. Такая функция есть практически во всех языках программирования, так как используется довольно часто и входит в основы математики.
Таким образом, можно сказать, что функция Abs(х) вычисляет модуль числа х. То есть Abs(х) в Паскале - это то же самое, что |x| в математике.
Ну и напоследок давайте создадим свой собственный аналог функции, которая возвращает модуль числа. Итак, функция будет примерно такая:
Function MyAbs(iNum: integer) : integer; begin if iNum
Здесь мы передаём в функцию целое число, которое может быть как отрицательным, так и положительным. В функции мы проверяем значение этого числа. Если число отрицательное, то мы умножаем его на -1, и таким образом получаем положительное число. Если число положительное, то мы ничего не делаем - просто возвращаем полученное через параметр iNum число.
Как видите, алгоритм довольно простой.
Правда, наша функция может работать только с целыми числами. Но это уже мелочи...
Модуль (unit) представляет собой набор констант, типов данных, переменных, процедур и функций. Каждый модуль аналогичен отдельной программе на Паскале: он может иметь основное тело, которое вызывается перед запуском Вашей программы и осуществляет необходимую инициализацию. Короче говоря, модуль представляет собой библиотеку описаний, которую можно вставить в свою программу и которая позволит разбить программу на части, компилируемые отдельно.
Турбо-Паскаль обеспечивает Вам доступ к большому числу встроенных констант, типов данных, переменных, процедур и функций. Некоторые из них специфичны для Турбо-Паскаля; другие специфичны для персонального компьютера РС фирмы IBM (и совместимых с ним компьютеров) или для операционной системы MS-DOS. Их количество велико, однако, в своей программе Вы редко используете их все сразу. Поэтому они разделены на связанные группы, называемые модулями. В этом случае Вы можете использовать только те модули, которые необходимы в программе.
Структура модуля
Модуль обеспечивает набор средств благодаря процедурам и функциям при поддержке констант, типов данных и переменных, однако действительная реализация этих средств скрыта в силу того, что модуль разделен на две секции: интерфейса и реализации. Если программа использует модуль, то все описания модуля становятся доступными этой программе, как если бы они были определены в ней самой.
Структура модуля аналогична структуре программы, однако есть несколько существенных различий. Например, рассмотрим модуль:
unit <идентификатор>; interface uses <список модулей>; {Необязательный} {открытые описания} implementation {закрытые описания процедуры и функции } begin {код инициализации } end .Заголовок модуля начинается зарезервированным словом unit, за которым следует имя модуля (идентификатор) точно так же, как и в случае имени программы. Следующим элементом в модуле является ключевое слово interface. Оно обозначает начало секции интерфейса модуля - секции, видимой всем другим модулям или программам, в которых он используется.
Модуль может использовать другие модули, для этого они определяются в предложении uses. Предложение uses, если имеет место, то следует сразу после ключевого слова interface. Отметим, что здесь выполняется общее правило использования предложения uses: если модуль, имя которого указано в предложении uses, использует другие модули, то имена этих модулей также должны быть указаны в предложении uses, причем до того, как они будут использованы.
Стандартные модули
Файл TURBO.TPL содержит все стандартные пакеты, кроме Graph и пакетов совместимости (Graph3 и Turbo3): System, Overlay, Crt, Dos и Printer. Эти пакеты загружаются в память вместе с Турбо-Паскалем и всегда вам доступны. Обычно файл TURBO.TPL хранят в одном каталоге с TURBO.EXE (или TPC.EXE). Вы можете хранить его и в другом каталоге, если он описан как каталог Турбо-Паскаля. Для этого необходимо с помощью TINST.EXE установить этот каталог в файле TURBO.EXE.
Используемые пакеты: нет
System содержит все стандартные и встроенные процедуры и функции Турбо-Паскаля. Любая подпрограмма Турбо-Паскаля, не являющаяся частью стандартного Паскаля и не находящаяся ни в каком другом модуле, содержится в System. Этот модуль присоединяется ко всем программам.
Используемые пакеты: нет
DOS определяет многочисленные паскалевские процедуры и функции, которые эквивалентны наиболее часто используемым вызовам DOS, как например, GetТime, SetТime, DiskSize и так далее. Кроме того, он определяет две программы низкого уровня МsDos и Intr, которые позволяют активизировать любой вызов MS-DOS или системное прерывание. Registers представляет собой тип данных для параметра в МsDos и Intr. Кроме того, определяются некоторые другие константы и типы данных.
Используемые пакеты: нет
Overlay - содержит инструменты для создания оверлейных программ. Программа OVERKAY - программа, которая загружается не вся, а по частям.
Используемые пакеты: нет
Crt обеспечивает набор специфичных для РС описаний констант, переменных и программ для операций ввода/вывода. Последние можно использовать для работы с экраном (задание окон, непосредственное управление курсором, цвет текста и фона). Кроме того, Вы можете осуществлять "необработанный" ввод с клавиатуры и управлять платой генерации звукового сигнала персонального компьютера. Этот модуль обеспечивает множество подпрограмм, которые были стандартными в версии 3.0.
Используемые пакеты: Crt
В модуле Printer дано описание переменной текстового файла Lst, которая связывается с драйвером устройства, позволяющим направлять стандартный для Паскаля вывод на печатающее устройство с помощью Write и Writeln. Например, включив Printer в свою программу, Вы можете сделать следующее:
Write (Lst,"Сумма " ,A:4 ," и " ,B:4 ," равна " ) ; C:=A + B; Writeln (Lst,C:8 ) ;Используемые пакеты: Crt
Graph3 поддерживает полный набор графических подпрограмм для версии 3.0 - для обычной, расширенной графики и графики, использующей относительные команды. Они идентичны по имени, параметрами функции подпрограммам версии 3.0.
Используемые пакеты: Crt
Этот модуль содержит две переменные и несколько процедур, которые больше не поддерживаются Турбо-Паскалем. Они включают встроенную файловую переменную Кbd, булеву переменную CBreak и первоначальные целочисленные версии MemAvail и MaxAvail (которые возвращают размер свободной памяти в параграфах, а не в байтах, как это делают настоящие версии).
Используемые пакеты: Crt
Graph обеспечивает набор быстродействующих, эффективных графических подпрограмм, которые позволяют использовать в полной мере графические возможности Вашего персонального компьютера.
Этот модуль реализует независимый от устройства графический драйвер фирмы "Борланд", позволяющий поддерживать графические адаптеры типа СGА, ЕGА, Hercules, АТТ 400, МСGА, 3270 РС и VGА.
Написание собственных модулей
Допустим, Вы написали модуль IntLib, записали его в файл INTLIВ.PAS и оттранслировали на диск; получившийся в результате код находится в файле INTLIВ.ТРU. Для использования этого модуля в программе необходимо включить в нее оператор uses, указывающий компилятору, какой модуль используется. Ваша программа может выглядеть следующим образом:
program MyProg; uses IntLib;Отметим, что Турбо-Паскаль предполагает, что файл, в котором находится модуль, имеет такое же имя, что и сам модуль. Если имя Вашего модуля МyUtilities, то Турбо-Паскаль будет искать файл с именем МYUTILIТ.PAS.
Компиляция модуля
Модуль компилируется точно так же, как компилируется программа: он создается с помощью редактора, а затем вызывается команда Соmpile/Соmpile (Компилировать/ Компилировать) (или нажимаются клавиши Аlt-С). Однако, вместо файла с расширением.ЕХЕ Турбо-Паскаль создает файл с расширением.ТРU (Turbо Раscal Unit - модуль Турбо-Паскаля). После этого Вы можете оставить этот файл как есть или же вставить его в ТURВО.TPL с помощью TPUMOVER.ЕХЕ.
В любом случае имеет смысл переслать файлы с расширением *.ТРU (вместе с исходными файлами) в каталог модулей, который определен с помощью команды О/D/Unit directories (Каталоги модулей). В одном исходном файле может находиться только один модуль, поскольку компиляция прекращается, как только обнаружен завершающий оператор end.
Пример :
Напишем небольшой модуль. Назовем его IntLib и вставим в него две простые подпрограммы для целых чисел - процедуру и функцию:
unit IntLib; interface procedure ISwap(var I,J: integer ) ; function IMax(I,J: integer ) : integer ; implementation procedure ISwap; var Temp: integer ; begin Temp:=I; I:=J; J:=Temp end ; {конец процедуры ISwap } function IMax; begin if I > J then IMax:=I else IMax:=J end ; {конец функции IMax } end . {конец модуля IntLib }Введем эту подпрограмму, запишем ее в файл INTLIВ.PAS, а затем оттранслируем на диск. В результате получим код модуля в файле INTLIВ.ТРU. Перешлем его в каталог модулей. Следующая программа использует модуль IntLib:
program IntTest; uses IntLib; var A,B: integer ; begin Write ("Введите два целочисленных значения: " ) ; Readln (A,B) ; ISwap(A,B) ; Writeln ("A=" ,A," B=" ,B) ; Writeln ("Максимальное значение равно " ,IMax(A,B) ) ; end . {конец программы IntTest }Все описания внутри модуля связаны друг с другом. Например, модуль Crt содержит все описания, необходимые для подпрограмм работы с экраном на Вашем персональном компьютере.
