Pascal. Пользовательские модули
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:
Далее мы поочередно рассмотрим каждый из данных разделов.
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:
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.
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:
компиляция модулей в Turbo Pascal
Итогом компиляции модуля в Turbo Pascal, будет файл с расширением .tpu (Turbo Pascal Unit), хранящий его код.
компиляция модулей в 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.
компиляция модулей в 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:
Весь этот код должен находиться в отдельном файле. Теперь напишем основную программу, в которую подключим наш модуль Search .
После компиляции файлов данное приложение должно исправно работать. Конечно, если вы, отвечая на вопрос “Этот массив упорядочен?” укажите программе ложную информацию, то и она может ответить тем же.
Модули в Паскале
Модуль (UNIT -модуль, единица) – автономно (отдельно) компилируемая программная единица, которая содержит компоненты раздела описаний (меток, констант, типов, переменных, процедур, функций), а также может содержать операторы инициализирующей части.
Сам модуль не является выполняемой программой, а предназначен для использования другими программами и модулями.
Структура модуля
Модуль имеет следующую структуру:
UNIT
INTERFACE
IMPLEMENTATION
BEGIN
END.
Заголовок модуля состоит из зарезервированного слова Unit(модуль) и имени модуля.
Имя модуля выбирается по общим правилам и должно совпадать с именем дискового файла содержащего исходный текст модуля.
Расширение в имени модуля (.pas ) не указывается оно задается по умолчанию.
Имя модуля используется для его связи с основной программой с помощью предложения Uses.
Предложение Usesм.б. помещено после заголовка модуля или за словами
Interfaceи Implementation.
Интерфейсная часть – начинается с ключевого слова Interface (интерфейс, сочленение, соединение) и содержит обращение к другим модулям и объявления (описания) глобальных объектов т. е. меток, констант, типов, переменных, и заголовков процедур и функций которые доступны основной программе и другим модулям (т. е. видимые из вне).
Раздел реализации – начинается с ключевого словаImplementation(выполнение) и содержит описание локальных для модуля объектов т. е. меток, констант, типов, переменных которые не доступны основной программе и другим модулям (т. е. не видимые из вне) и полное описание процедур и функций. При этом в заголовке подпрограмм список формальных параметров м.б. опущен, но если он приводится то должен точно соответствовать описанию в интерфейсной части.
Раздел инициализации – заключается в словесные скобки BEGIN END.
и содержит операторы, которые будут выполнены до передачи управления основной программе. Это м.б. операторы инициализации данных (переменных) Например операторы присваивания, ввода а также процедуры связывания и открытия файлов. Раздел операторов м.б. пустымBEGIN END или отсутствовать простоEND.
В конце модуля ставится точка.
Компиляция и использование модулей
Оперативная память система имеет сегментную структуру (один сегмент равен 64К =65535 байт). Код программы м.б. не более одного сегмента, объем данных не может превышать один сегмент (если не использовать динамическую память) и для стека один сегмент. Размер стека задается директивой <$M<>>. Минимальный размер стека 1К максимальный один сегмент по умолчанию 16К. Значения локальных переменных при обращении к подпрограмме помещаются в стек, а при выходе извлекаются из стека.
Код модуля помещается в отдельный сегмент, т.к. он транслируется автономно от основной программы, а количество модулей используемых программой зависит только от доступной ОП. Это позволяет создавать большие программы.
Компилятор создает код модуля с тем же именем, но с расширением tpu(turbo pascal unit).
Для использования модуля основной программой или другими модулями его имя (без расширения) помещается в списке предложенияUses
Если модуль является компактным и часто м.б. использован прикладными программами, то его можно поместить в библиотеку стандартных модулейTURBO.TPL (Turbo-Pasacal-library) с помощью утилитыTPUMOVER.
Но это необходимо делать только в случае крайней необходимости т.к. библиотека загружается в ОП и уменьшает место для программы.
При компиляции файла с исходным текстом модуля появляется одноименный файл с расширением tpu и помещается в каталоге указанном опцией
OPTIONS/DIRECTORIES/UNIT DIRECTORIES
или в текущем каталоге при отсутствии этой опции.
При компиляции основной программы используемые модули д.б. в каталоге указанном опцией
OPTIONS/DIRECTORIES/EXE & TPU DIRECTORIES
либо в текущем каталоге при отсутствии этой опции
Для получения EXE файла задачи в опции
COMPILE/DESTINATION/DISK(MEMORI)
установить DISK.
Существует три режима компиляции модулей:
— COMPILE
— BUILD
— MAKE
Режимы устанавливаются меню COMPILE
1. Режим COMPILE (вызывается Alt-F9) . При этом компилируется программа а используемые модули д.б. предварительно откомпилированы и храниться в соответствующих каталогах.
2. Режим BUILD (вызывается —F9) . При этом игнорируются ранее откомпилированные модули, а ищутся модули с расширением pas и перекомпилируются.
3. Режим MAKE (вызываетсяF9) . При этом перекомпилируется только модули, которые имели изменения в тексте.
Пример 16.1.
В файле inp.txt расположены три массива вещественных чисел
-2.1 3.1 -2.4 5.6 5.4 -6.7 3.5 -3.6
2.3 -4.3 2.1 2.5 -3.7 -5.6 4.6 3.5 -7.5
-2.1 4.3 -2.3 7.6 4.5 -8.9 5.7 -4.5 6.8 -5.8
где Max_a, Max_b, Max_c, Sa, Sb, Sc, ka, kb, kc — максимальный элемент, сумма и количество положительных элементов соответствующих массивов a, b, и c.
Результат вывести в файл out.txt и на экран.
Текст модуля
Unit UNMAS;
Interface
Const n=10;
Type vec=array[1..n] of real;
Var z :vec;
i :integer;
f1,f2 :text;
Procedure Vv(s:char; num:byte;Var z:vec);
Procedure SK1(z:vec; num:byte; Var s:real; Var k:byte);
Function MAX(z:vec; num:byte):real;
Implementation
Procedure Vv(s:char; num:byte;Var z:vec);
Begin
Writeln(‘Mассив ‘,s);
For i:=1 to num do
Begin
Read(f1,z[i]); Write(z[i]:4:1,’ ‘:3);
End;
Readln(f1); Writeln;
End;
Procedure SK1(z:vec;num:byte; Var s:real; Var k:byte);
Begin
s:=0; k:=0;
for i:=1 to num do if z[i]>0 then
Begin
s:=s+z[i];
k:=k+1
End;
End;
Function MAX(z:vec;num:byte):real;
Var m :real;
Begin
m:=z[1];
for i:=1 to num do if z[i]>m then m:=z[i];
MAX:=m
End;
Begin
Assign(f1,’inp.txt’); Reset(f1);
Assign(f2,’out.txt’); Rewrite(f2)
End.
Текст программы
Program lr7_16;
Uses CRT,UNMAS;
Var
a,b,c :vec;
y,sa,sb,sc :real;
ka,kb,kc :byte;
Begin
clrscr;
Vv(‘a’,8,a);
Vv(‘b’,9,b);
Vv(‘c’,n,c);
SK1(a,8,sa,ka);
SK1(b,9,sb,kb);
SK1(c,n,sc,kc);
y:=(MAX(a,8)+MAX(b,9)+MAX(c,n))+(sa+sb+sc+ka+kb+kc);
Writeln(‘Результат:’:20);
Write (‘Массив а : ‘);
Writeln(‘sa=’,sa:5:1,’ ka=’,ka);
Write (‘Массив b: ‘);
Writeln(‘sb=’,sb:5:1,’ kb=’,kb);
Write (‘Массив c: ‘);
Writeln(‘sc=’,sc:5:1,’ kc=’,kc);
Writeln(‘ ‘:10,’y=’,y:10);
Readln;
Writeln(f2,’ђҐ§г«мв в:’);
Writeln(f2,’ ‘:10,’y=’,y:10);
Close(f1);
Close(f2)
End.
Результаты работы программы
Mассив a
-2.1 3.1 -2.4 5.6 5.4 -6.7 3.5 -3.6
Mассив b
2.3 -4.3 2.1 2.5 -3.7 -5.6 4.6 3.5 -7.5
Mассив c
-2.1 4.3 -2.3 7.6 4.5 -8.9 5.7 -4.5 6.8 -5.8
Результат:
Массив а : sa= 17.6 ka=4
Массив b: sb= 15.0 kb=5
Массив c: sc= 28.9 kc=5
y= 9.330E+01
Вернуться в оглавление:Алгоритмические языки
Модульное программирование
Использование модулей
Чтобы использовать в программе величины, описанные в интерфейсной части модуля, имя модуля следует указать в разделе uses . Можно записать несколько имен модулей через запятую, например:
После этого все описания, расположенные в интерфейсных секциях модулей, становятся известными в программе, и ими можно пользоваться точно так же, как и величинами, определенными в ней непосредственно. Поиск модулей выполняется сначала в библиотеке исполняющей системы, затем в текущем каталоге, а после этого — в каталогах, заданных в диалоговом окне Options ( Directories.
Если в программе описана величина с тем же именем, что и в модуле, для обращения к величине из модуля требуется перед ее именем указать через точку имя модуля.
Пример использования модуля из пример 4.6 приведен в пример 4.7. Программа находит разность средних арифметических значений двух вещественных массивов.
Стандартные модули Паскаля
В Паскале имеется ряд стандартных модулей, в которых описано большое количество встроенных констант, типов, переменных и подпрограмм. Каждый модуль содержит связанные между собой ресурсы. Ниже приводится краткая характеристика модулей Паскаля.
Модуль System
Модуль System содержит базовые средства языка, которые поддерживают ввод-вывод, работу со строками, операции с плавающей точкой и динамическое распределение памяти. Этот модуль автоматически используется во всех программах, его не требуется указывать в операторе uses . Он содержит все стандартные и встроенные процедуры, функции, константы и переменные Паскаля.
Модуль Crt
Модуль Crt предназначен для организации эффективной работы с экраном, клавиатурой и встроенным динамиком. При подключении модуля выводимая информация посылается в базовую систему ввода-вывода (ВIОS) или непосредственно в видеопамять. При этом ввод-вывод выполняется быстрее, кроме того, появляется возможность управлять цветом и размещением на экране.
В текстовом режиме экран представляется как совокупность строк и столбцов. Каждый символ располагается на так называемом знакоместе на пересечении строки и столбца. Символы хранятся в специальной части оперативной памяти, называемой видеопамятью. Ее содержимое отображается на экране.
Модуль Crt позволяет:
- выполнять вывод в заданное место экрана заданным цветом символа и фона;
- открывать на экране окна прямоугольной формы и выполнять вывод в пределах этих окон;
- очищать экран, окно, строку и ее часть;
- обрабатывать ввод с клавиатуры;
- управлять встроенным динамиком.
Пример. Программа «Угадай число» ( пример 4.8).
Генератор случайных чисел формирует число, находящееся в диапазоне от нуля до max – 1 . Пользователь вводит числа в одну и ту же позицию на экране до тех пор, пока не угадает это число. При угадывании с первого раза коэффициент невезучести равен нулю.
Модули Dos и WinDos
Модули Dos и WinDos содержат подпрограммы, реализующие возможности операционной системы MS-DOS, такие как переименование, поиск и удаление файлов, получение и установка системного времени, выполнение программных прерываний и т. д. Эти подпрограммы в стандартном Паскале не определены. Для поддержки подпрограмм в модулях определены константы и типы данных.
Модуль Dos использует строки Паскаля, а WinDos — строки с завершающим нулем.
Модуль Graph
Модуль обеспечивает работу с экраном в графическом режиме.
Экран в графическом режиме представляется в виде совокупности точек — пикселов (pixel, сокращение от picture element ). Цвет каждого пиксела можно задавать отдельно. Начало координат находится в левом верхнем углу экрана и имеет координаты (0, 0). Количество точек по горизонтали и вертикали ( разрешение экрана ) и количество доступных цветов зависят от графического режима. Графический режим устанавливается с помощью служебной программы — графического драйвера.
В состав оболочки входят несколько драйверов, каждый из которых может работать в нескольких режимах. Режим устанавливается при инициализации графики либо автоматически, либо программистом. Самый «мощный» режим, поддерживаемый модулем Graph , — 640 480 точек, 16 цветов. Модуль Graph обеспечивает:
- вывод линий и геометрических фигур заданным цветом и стилем;
- закрашивание областей заданным цветом и шаблоном;
- вывод текста различным шрифтом, заданного размера и направления;
- определение окон и отсечение по их границе;
- использование графических спрайтов и работу с графическими страницами.
Модуль Strings
Модуль Strings предназначен для работы со строками, заканчивающимися нуль-символом, то есть символом с кодом 0 (их часто называют ASCIIZ-строки). Этот вид строк введен в Паскаль специально для работы с длинными строками и программирования под Windows. Модуль Strings содержит функции копирования, сравнения, слияния строк, преобразования их в строки типа string , поиска подстрок и символов.
Подключаемые модули
1. Основные положения
Подключаемый модуль – файл, содержащий исходный текст на языке Pascal, имеющий определенную структуру, предназначенный для использования как в главной программе, так и в других подключаемых модулях.
Использование заключается в подключении модуля в разделе uses, путем указания его имени.
2. Общая структура подключаемого модуля
Структурно в подключаемом модуле можно выделить три раздела:
1) Интерфейсный раздел – interface (должен быть объявлен, может быть пустым)
2) Раздел реализаций – implementation (должен быть объявлен, может быть пустым)
3) Тело модуля – begin-end. (может отсутствовать)
Интерфейсный раздел – область подключаемого модуля, начинающаяся с ключевого слова interface и заканчивающаяся ключевым словом implementation, которая может содержать:
— список подключаемых модулей;
— константы;
— пользовательские типы данных;
— переменные;
— прототипы процедур и функций,
доступные из места подключения данного модуля.
Замечание 1: переменные, объявленные в разделе интерфейсов, являются глобальными. То есть существуют в любом месте программы, где подключен данный модуль, в том числе в разделе реализации самого модуля.
Замечание 2: как и в программе, вышеперечисленные секции (объявления констант, переменных и др., за исключением секции uses) в данном разделе могут быть расположены в любой последовательности и в любом количестве.
Замечание 3: если в данном разделе объявляются прототипы процедур/функций, то их реализации должны гарантированно присутствовать в разделе implementation.
Основное назначение: определяет общедоступные данные/функционал для применения из программы или модуля, использующих данный модуль.
Пример интерфейсного раздела:
| Pascal | |
Раздел реализаций – область подключаемого модуля, начинающаяся с ключевого слова implementation и заканчивающаяся телом модуля (если таковое имеется) или ключевым словом end с точкой, означающим конец модуля, в которой располагаются реализации процедур и функций, объявленных в интерфейсном разделе, которая может содержать:
— список подключаемых модулей;
— константы;
— пользовательские типы данных;
— переменные;
— процедуры и функции,
необходимые для реализации процедур/функций, объявленных в интерфейсном разделе.
Основное назначение: реализация процедур и функций, описанных в секции interface.
Замечание 1: при реализации процедур и функций, описанных в интерфейсной секции, их заголовки могут быть описаны в сокращенной форме. Исключение — PascalABC: при использовании переменных заголовка в тексте реализации возникает ошибка компиляции.
Пример 1 (заголовки в сокращенной форме):
| Pascal | |
| Pascal | |
Тело модуля – последняя область подключаемого модуля, образуемая парой ключевых слов: «begin» и «end.», в которой можно размещать программный код аналогично главной программе.
Тело модуля может отсутствовать. В таком случае ключевое слово «begin» не пишется, а «end.» сигнализирует о конце модуля.
Основное назначение: инициализация переменных модуля, выделение ресурсов, необходимых для его работы и т.д.
Пример модуля, содержащего тело:
| Pascal | |
Пример модуля без тела: (см. пример модуля для заголовков в полной форме).
Замечание 1: Программный код, размещенный в теле модуля, выполняется один раз – при загрузке модуля, до начала исполнения кода главной программы.
Замечание 2: В случае, когда в секции uses подключено несколько модулей, имеющих разделы инициализации, выполнение кода этих разделов идет в порядке подключения модулей.
2.4. Дополнительные разделы в структуре модуля.
Компиляторы Free Pascal, Pascal ABC, Pascal ABC.Net допускают помимо перечисленных выше еще два раздела:
— раздел инициализации
— раздел финализации.
2.4.1. Раздел инициализации.
Раздел инициализации – область подключаемого модуля, размещаемая после по окончании раздела реализаций, начинающаяся с ключевого слова initialization и заканчивающаяся разделом финализации, если таковой имеется, или ключевым словом end с точкой. Назначение аналогично телу модуля.
2.4.2. Раздел финализации.
Раздел финализации – область подключаемого модуля, размещаемая по окончании раздела инициализации, если таковой имеется, или по окончании раздела реализаций, и заканчивающаяся ключевым словом end с точкой.
Основное назначение: освобождение ресурсов, выделенных для работы модуля.
| Pascal | |
Замечание 1: программный код, размещаемый в перечисленных разделах, исполняется один раз. Код разделов инициализации – до начала исполнения кода главной программы, код разделов финализации – после.
Замечание 2: при наличии в модуле любого из данных двух разделов, наличие тела модуля более не допускается.
3. Компиляция модулей.
Каждый подключаемый модуль компилируется отдельно, а результат компиляции зависит от используемого компилятора.
3.1. Компиляция в Turbo Pascal.
Результатом компиляции подключаемого модуля в Turbo Pascal-е является *.tpu – файл (Turbo Pascal Compiled Unit), представляющий собой машинное представление данных и кода, размещенных в нем.
3.2. Компиляция в Free Pascal.
Результатом компиляции подключаемого модуля в Free Pascal-е являются два файла: *.ppu – файл, содержащий интерфейсную часть модуля, и файл *.o — объектный файл, содержащий часть реализаций. Причем последний необходим для компоновки приложения.
3.3. Компиляция в Pascal ABC.Net.
В отличие от перечисленных выше сред в Pascal ABC.Net в процессе компиляции модуля не генерируется код на машинном языке. Компилятор данной среды завершает свою работу после выполнения семантического анализа, сохраняя семантическое дерево модуля в промежуточный формат — *.pcu – файл, который в первом приближении можно считать результатом компиляции с обозначенными ограничениями.
3.4. Ускорение компиляции программ.
На этапе компоновки приложения, компоновщик собирает исполняемый модуль, принимая на вход объектные модули. Таким образом, имея уже откомпилированные подключаемые модули, компиляция программ с их использованием ускоряется, так как они уже обработаны. Данное справедливо для Turbo и Free Pascal-ей. Однако, в Pascal ABC.Net ускорение компиляции достигается только за счет того, что отсутствует необходимость проводить синтаксический и семантический анализ.
Вывод: откомпилированные версии исполняемых модулей не совместимы между различными компиляторами.
Загрузка…Паскаль модули usesСсылка на основную публикацию
| Pascal | |