Язык Pascal (Паскаль ), изобретенный в начале 70-х годов 20-го века Н. Виртом и названный в честь французского математика и философа Блеза Паскаля, является одним из наиболее распространенных языков программиро-
вания. От других языков он выгодно отличается возможностью более ясно и логично записывать программы.
Программа на языке Паскаль состоит из двух частей: описание действий,
которые должны быть выполнены и описание данных, над которыми они вы-
полняются. В тексте программы описание данных предшествует описанию дей-
ствий. В этом выражается общее правило языка – каждый встречающийся в программе объект должен быть предварительно описан.
Описание данных состоит из описания переменных. Операторами называ-
ются действия над данными. В общем виде любая Паскаль – программа имеет вид:
заголовок программы
раздел описания переменных
раздел операторов
Заголовок программы имеет вид:
program имя программы;
Здесь слово "program " – это так называемое ключевое (или служебное или еще говорят зарезервированное) слово. Оно должно записываться именно
так (без кавычек), а не иначе. Допускается использовать как строчные, так и прописные буквы. Записи PROGRAM, Program, ProgRam – разрешены и означают одно и то же.
Так начинаются все программы, написанные на языке Паскаль. Здесь нече-
го понимать, просто так принято разработчиком языка.
В принципе допускается не использовать заголовок program , но лучше все-таки начинать программу именно с заголовка!
Имя программы – это любая последовательность букв, цифр и некоторых знаков. Такие последовательности называются идентификаторами .
Идентификатор состоит из 1-127 символов – букв, цифр или знаков подчѐрки-
вания, при этом первым должна быть буква или знак подчѐркивания. Иденти-
фикатор не должен совпадать ни с одним из ключевых слов. В идентификаторе не должно быть (. ) – точки, (, ) – запятой, самих скобок () , а также пробелов и знаков операций.
Примеры правильных идентификаторов:
Select_screen_color
Примеры неправильных идентификаторов:
3х начинается с цифры
Sum.ma внутри идентификатора есть точка
VOL VO есть пробел
2.1.1 Переменные. Стандартные типы.
Каждая переменная имеет имя и тип. Имя переменной – это произвольный идентификатор. В дальнейшем будем говорить "переменная х ", вместо "пере-
менная с именем х ".
2.1 Основные элементы языка
____________________________________________________________________
Тип переменной определяет множество еѐ возможных значений, набор до-
пустимых операций над переменной и размер занимаемой памяти.
В Паскале существуют следующие стандартные типы переменных: integer (целый), real (вещественный), boolean (логический), char
(символьный), string (строковый).
Значениями переменных целого типа являются целые (и только!) числа.
Примеры целых чисел:
Операции над целыми числами таковы:
+ (сложение), - (вычитание), * (умножение), div (деление нацело), mod
(остаток от деления двух целых чисел).
Значениями переменных вещественного типа являются вещественные чис-
ла. Определены следующие операции над вещественными числами:
+ (сложение), - (вычитание), * (умножение), / (деление).
Запись вещественных чисел похожа на общепринятую, только вместо за-
пятой используется точка и вместо степени 10 используется буква Е .
Значениями переменных логического типа является true (истина), false
(ложь). Определены операции: not (не), and (и), or (или), xor (исключающее или).
Глава 2 Введение в язык программирования Pascal
____________________________________________________________________
Значения переменных символьного типа – одиночные символы. Для пред-
ставления символов в памяти компьютера используются специальные таблицы кодирования, о которых речь пойдет позже.
Значения переменных строкового типа – цепочка символов. При записи констант символьного и строкового типа используют одиночные кавычки.
Пример .
"А" - это символ А
"Это цепочка символов"
2.1.2 Операции отношения
Существуют следующие операции отношения:
Равно, <> не равно, < меньше, > больше, <= меньше или равно,
>= больше или равно.
Результатом этих операций являются логические значения true или false.
2.1.3 Раздел описаний переменных
Этот раздел имеет вид:
var описание 1; описание 2; …; описание n;
var – ключевое слово (от английского variable – переменная)
описание имеет вид:
переменная 1, переменная 2, …, переменная m: тип;
переменная 1, переменная 2, …, переменная к: тип;
…………………………………………………………
переменная 1, переменная 2, …, переменная s: тип;
Выберите интересующие Вас в pascal уроки:
Язык Pascal очень часто используется в сфере образования. Названием служит английское слово Pascal - имя знаменитого математика и философа из Франции — Блеза Паскаля, но с идеологией программирования это никак не связано.
История языка Паскаль
Pascal
— это язык программирования, относящийся к структурной парадигме. Паскаль был разработан для обучения школьников и студентов в 70-х годах XX-го века.
Язык Pascal был создан ученым Никлаусом Виртом из Швейцарии, который был специалистом в области информатики и компьютерных наук, а также известным теоретиком в области разработки языков программирования.
Изначально pascal создавался путем переработки Алгол-60. Где-то в 1968 году проект был подготовлен, и разработчики приступили к созданию транслятора, предназначенного для использования на вычислительной машине CDC 6400. В 1971 было анонсировано официальное его описание (Wirth N. The Programming Language Pascal // Acta Informatica. - 1971. Vol1.N1.).
Сам Никлаус Вирт в своих трудах указывает на то, что целью его создания является «построение небольшого и эффективного языка, способствующего хорошему стилю программирования, использующему структурное программирование и структурированные данные».
Особо популярным периодом распространения Паскаля были 1972-1975 года. Удачные на то время характеристики языка Паскаль и его возможности позволили ему не только удостоиться всеобщего признания, но и сделали его основным средством для преподавания дисциплины «Программирование» и для разработки программ. В 1975 году появляется целая ассоциация пользователей Паскаля. Но позднее язык подвергся критике. Ограничения основных конструкций языка pascal оказались слишком строги, и это сильно не понравилось пользователям. В 1977 г. появляется группа по разработке стандарта Pascal. Руководителем группы являлся А.Эддиман (A.M.Addyman). 1 декабря 1983 г. был создан международный стандарт языка, носящий название ИСО 7185.
Изучение паскаля посредством уроков, представленных на сайте, позволит раскрыть достоинства и недостатки Pascal, разобраться как устроена структура программы, изучить основные операторы. Примеры программ и готовые задачи с решением рассчитаны как для начинающих изучение языка Pascal, так и для студентов и школьников.
Желаем Вам удачи!
С сегодняшнего дня начинаю мою первую постоянную рубрику, посвященную истории языков программирования. Статьи, входящие в эту рубрику, буду публиковать каждый вторник.
Сегодня начнем с того языка программирования, который многие из нас изучали еще в школе, а затем и в институте. Это будет . Выбрал я его еще и потому, что как раз его преподаю школьниками (одиннадцатый класс), так что есть о чем написать.
Для начала надо сказать, что Паскаль относится к семейству структурного программирования. То есть на паскале пишутся легко структурируемые программы.
Перечислим основы структурного программирования:
- Программа состоит из блоков с одним входом и одним выходом;
- Каждая программа может состоять из трех структур (линейная, ветвящаяся и циклическая);
- Алгоритм программы представляется в виде зависимых диаграмм.
История языка программирования паскаль началась тогда, когда его спецификацию опубликовали в 1970 году (то есть в этом году у паскаля юбилей – 30 лет служения программистам). Разрабатывался язык в течении 1968-1969 годов, а собственно опубликовал его спецификацию Никлаус Вирт. Поэтому его считают создателем языка программирования паскаль. Название языку было дано в честь известного физика, математика, философа из Франции – Блеза Паскаля.
Создавался язык, с одной стороны – для обучения этому самому процедурному программированию (основам структурного программирования), а с другой стороны – и для написания реальных задач. Как говорил Н.Вирт, язык, который не используется для написания программ, не может быть использован в качестве обучения. Написан паскаль был с помощью самого себя.
В самом начале своей истории язык программирования паскаль имел и ряд ограничений. В начале восьмидесятого года Керниган выпустил статью «Почему паскаль не является моим любимым языком программирования». Там он и описал те недостатки, которые есть у языка.
В 1987 году в США был разработан система, включающая в себя компилятор с языка паскаль (UCSD Pascal); в 1986 году компания Apple , при тесном сотрудничестве с Н. Виртом, разработала объектный паскаль; в 1989 году компания Borland расширила возможности своего компилятора языка Паскаль, включив в него объектные возможности (позаимствовала их у собратьев из Apple ); корпорация Microsoft также не осталась в стороне от истории языка программирования паскаль – они тоже выпустили компилятор паскаля с объектными возможностями, но эта разработка осталась почти неизвестной.
Компания Borland не остановилась в развитии паскаля, улучшала его объектную модель. В итоге, Borland сначала разработала Object Pascal , а затем среду программирования на его основе, которые мы все знаем – Delphi .
Кроме коммерческих реализаций паскаля, были и свободные – это GNU Pascal и Free Pascal . Сейчас разрабатываются компиляторы языка паскаль, с помощью которых можно создавать программы под платформу Microsoft Net .
За всю историю языка программирования паскаль было принято несколько стандартов, но основополагающих, на данный момент, три. Это:
Unextended Pascal – первоначальный;
Extended Pascal - расширенный
- Object-Oriented Extensions to Pascal – включаемый объектно-ориентированные расширения.
Современная история языка программирования паскаль уже не так изобилует новыми разработками и открытиями, так как постепенно данный язык выходит из программистской моды, создаются новые и более мощные языки. Но мы никогда не забудем наш первый язык программирования, этот синий экран, с помощью которого и учились, собственно, программировать.
Pascal ) - высокоуровневый язык программирования общего назначения. Один из наиболее известных языков программирования, широко применяется в промышленном программировании , обучении программированию в высшей школе, является базой для большого числа других языков. Был создан Никлаусом Виртом в 1968-69 годах (опубликован в 1970 году) после его участия в работе комитета разработки стандарта языка Алгол-68 .Предыстория
Паскаль был создан как язык для обучения процедурному программированию (хотя, по словам Вирта, язык нельзя считать только учебным, поскольку язык, непригодный для написания реальных программ, для обучения использоваться не должен). Название языку дано в честь выдающегося французского математика, физика, литератора и философа Блеза Паскаля .
Реализации
UCSD Pascal
В 1978 году в Университете Сан-Диего (Калифорния, США) была разработана система UCSD p-System, включавшая компилятор с языка Паскаль в переносимый p-код и реализовывавшая значительное число расширений языка Паскаль, такие как модули, строки символов переменной длины, директивы трансляции, обработка ошибок ввода-вывода, обращение к файлам по именам и пр. Впоследствии основные реализации языка Паскаль основывались на этом диалекте.
Object Pascal от Apple
Turbo Pascal и Object Pascal от Borland, Microsoft Pascal
Наиболее известной реализацией Паскаля, обеспечившая широкое распространение и развитие языка, является Turbo Pascal фирмы Borland , выросшая затем в объектный Паскаль для DOS (начиная с версии 5.5) и Windows и далее в Delphi, в которой были внедрены значительные расширения языка.
Диалекты Паскаля, применяемые в Turbo Pascal для DOS и Delphi для Windows, стали популярны из-за отстутствия других успешных коммерческих реализаций.
Стандарты
После начала использования Паскаля в 1970 году и появления реализаций, расходящихся не только в дополнениях, но и в синтакисе, был поднят вопрос о стандартизации языка. Стандарт языка был разработан Никлаусом Виртом в 1974 году совместно с Кетлин Йенсен (Kathleen Jensen). В дальнейшем, были приняты международный стандарт от ISO и американский от ANSI. На данный момент, выделяют три принципиально разных стандарта: Unextended Pascal (исходный), Extended Pascal (расширенный), Object-Oriented Extensions to Pascal (объектно-ориентированное расширение Паскаля).
| Название | Вариант | Кем/где разработан | Год создания |
|---|---|---|---|
| Pascal Standard | исходный | Н. Вирт, Кетлин Йенсен | |
| Pascal Standard | исходный | ISO 7185:1983 ANSI/IEEE 770X3.97:1983 | |
| Unextended Pascal | исходный | ISO 7185:1990 | |
| Extended Pascal | расширенный | ANSI/IEEE 770X3.160:1989 | 1989 |
| ISO/IEC 10206 | |||
| Object-Oriented Extensions to Pascal | объектно-ориентированное расширение | ANSI/X3-TR-13:1994 |
Одним из главных дополнительных свойств объектно-ориентированного расширения Extended Pascal стала модульность и средства, облегчающие раздельную компиляцию.
Стандартизация языка была запаздывающий по отношению к реальному появлению в языке тех или иных возможностей. Коммерческие реализации расширяли стандартный Паскаль; так было сделано в UCSD Pascal, модификации Object Pascal фирмой Apple, Turbo Pascal от Borland (незначительно модифицированная версия Apple) и его ответвлений. Ни одна из распространённых коммерческих реализаций Паскаля не соответствует в точности ни одному из официальных стандартов языка.
Синтаксис и языковые конструкции
Паскаль, в его первоначальном виде, представляет собою чисто процедурный язык и включает в себя множество алголоподобных структур и конструкций с зарезервированными словами наподобие if , then , else , while , for , и т. д. Тем не менее, Паскаль также содержит большое количество возможностей для структурирования информации и абстракций, которые отсутствуют в изначальном Алголе-60 , такие как определение типов , записи , указатели , перечисления , и множества . Эти конструкции были частично унаследованы или инспирированы от языков Симула -67, Алгол-68 , созданного Никлаусом Виртом AlgolW и предложены Хоаром .
В современных диалектах (Free Pascal) доступны такие операции как перегрузка операторов и функций.
Hello world
Программы на Паскале начинаются с ключевого слова program и следующего за ним имени программы с точкой с запятой (в большинстве диалектов является необязательным), за именем может в скобках следовать список внешних файловых дескрипторов в качестве параметров; за ним следует тело программы, состоящее из секций описания переменных, типов и констант, объявлений процедур и функций и следующего за ними блока операторов , являющегося точкой входа в программу. В языке Паскаль блок ограничивается ключевыми словами begin и end . Операторы разделяются точками с запятой , после тела помещается точка , служащая признаком конца программы. Регистр символов в Паскале не имеет значения.
Таким образом, простейшая программа на Паскале будет выглядеть следующим образом:
Пример программы, выводящей строку «Hello, World!»:
WriteLn("Hello, World!"); { оператор вывода строки }
end.
Типы данных
Примитивные
типы данных Паскаля: числа с плавающей запятой (real), целые (integer), символьный (char), логический (boolean) и перечисления (конструктор нового типа, введённый в Паскале):
R: Real; { переменная вещественного типа } i: Integer; { переменная целого типа } c: Char; { переменная-символ } b: Boolean; { логическая переменная } e: (apple, pear, banana, orange, lemon); { переменная типа-перечисления }
Выделяется понятие порядковых типов данных (ordinal), к ним относятся целые типы (знаковые и беззнаковые), логический (boolean), символьный (char), перечислимые типы и типы-диапазоны.
Порядковые типы задаются целым числом (кодом), которое можно получить с помощью функции ord. Все операции, выполняемые над порядковыми типами, выполняются с их кодами.
X: 1..10; y: "a".."z"; z: pear..orange;
Для порядковых типов определены операции inc , dec , succ , pred , ord , операции сравнения (= > < => <= <>), их можно использовать в операторах case , for (как счётчик цикла), как границы массивов, для задания элементов множеств и типов-диапазонов.
В Паскале, в отличие от Си-подобных языков, с типами boolean и char арифметические целочисленные операции не определены.
В отличие от многих распространённых языков, Паскаль поддерживает специальный тип данных множество
:
Set1: set of 1..10; set2: set of "a".."z"; set3: set of pear..orange;
Множество - фундаментальное понятие в современной математике, которое может быть использовано во многих алгоритмах.
В паскале тип множество может содержать только однотипные элементы порядкового типа. Эта особенность широко используется и обычно быстрее эквивалентной конструкции в языке, не поддерживающем множества. К примеру, для большинства компиляторов Паскаля:
D:set of char;
begin { начало блока }
D:=["a","b"];
...В Паскале Йенсен и Вирта строки представлялись как упакованные массивы символов; следовательно, они имели фиксированную длину и обычно дополнялись до этой длины пробелами.
В современном Паскале для работы со строками используется встроенный тип string , поддерживающий операции конкатенации (+) и сравнения (> < = <> >= <=). Строки сравниваются в лексикографическом порядке . Например, строки считаются равными если они имеют одинаковую длину и коды всех символов с одинаковыми индексами совпадают.
Тип string [n] или просто string в диалектах языка 1970-1990-х годов определялся в виде массива символов array of char (n по умолчанию принимало значение 80 в UCSD Pascal и 255 в Turbo/Borland Pascal), код нулевого символа при таком представлении служит для задания длины строки, соответственно строка могла иметь максимальный размер 255 символов. По умолчанию в Delphi и FreePascal качестве String используется тип AnsiString, память под который выделяется и освобождается компилятором динамически, а максимальный размер строки в текущих реализациях составляет 2 гигабайта. Кроме того, в Delphi и Free Pascal в качестве string может использоваться тип WideString, где применяется 16-битное представление символов в кодировке UCS-2 , при этом средства преобразования из однобайтовых строк в многобайтовые и обратно в стандартной библиотеке языка отсутствуют.
Новые типы могут быть определены из существующих:
X = Integer; y = x;
...Более того, из примитивных типов могут быть сконструированы составные:
A = Array of Integer; { определение массива } b = record { определение записи } x: Integer; y: Char; end; c = File of a; { определение файла }
Файловые типы в Паскале делятся на типизированные, текстовые и файлы без типов.
Как показано в вышеприведённом примере, типизированные файлы в Паскале - это последовательности однотипных элементов. Для каждого файла существует переменная-указатель на буфер, которая обозначается f^ . Процедуры get (для чтения) и put (для записи) перемещают указатель к следующему элементу. Чтение реализовано так, что read(f, x) представляет собою то же, что и get(f); x:=f^ . Соответственно, запись реализована так, что write(f, x) представляет собою то же, что и f^ := x; put(f) . Текстовые файлы text определены как расширение типа file of char и помимо стандартных операций над типизированными файлами (чтение, запись символа), позволяют осуществлять символьный ввод-вывод в файл всех типов данных аналогично консольному вводу-выводу.
Файлы без типов объявляются как переменные типа file . С ними можно проводить операции побайтового нетипизированного ввода-вывода по несколько блоков байт указанной длины через буфер, для этого служат специальные процедуры blockread и blockwrite (расширение UCSD).
Указатели
Паскаль поддерживает использование указателей (типизированные ^тип и нетипизированные pointer):
A = ^b; b = record x: Integer; y: Char; z: a; end;
Pointer_to_b:a;
Здесь переменная pointer_to_b - указатель на тип данных b , являющийся записью. Тип типизированного указателя может быть задан перед объявлением типа, на который он ссылается. Это исключение к правилу, которое гласит, что любая вещь должная быть объявлена перед тем, как используется. Введение этого исключения позволило организовывать рекуррентные определения структур данных, в том числе такие, как линейные списки , стеки и очереди , включая указатель на запись в описании этой записи (см. также: нулевой указатель - nil).
Для типизированного указателя определена операция разыменования (её синтаксис: указатель^).
Чтобы создать новую запись и присвоить значение 10 и символ A полям a и b в ней, необходимы следующие операторы:
pointer_to_b^.x:= 10; { разыменовывание указателя и обращение к полю записи }pointer_to_b^.y:= "A";pointer_to_b^.z:= nil;...dispose(pointer_to_b); { освобождение памяти из-под указателя }Для целей обращения к полям записей и объектов можно также использовать оператор with , как показано в примере:
with pointer_to_b^ dobegin
X:= 10; y:= "A"; z:= nil
end;...dispose(pointer_to_b);
Процедурный тип
В оригинальном языке Паскаль Йенсен и Вирта процедурный тип использовался только при описании формального параметра. Уже в TP существовал полноправный процедурный тип . В объявлении типа ставится заголовок процедуры либо функции (без имени), обобщённо описывающий интерфейс подпрограммы. Значение этого типа содержит указатель на подпрограмму с заголовком, соответствующую описанному в объявлении типа. С помощью идентификатора переменной может происходить вызов соответствующей процедуры или функции.
function func1:string;begin
Func1:="func N 1"
function func2:string;begin
Func2:="func N 2"
var fun:myfunc;begin
Fun:=@func1;writeln(fun) {происходит вызов функции func1}
end.
Операторы управления выполнением программы
Паскаль - язык структурного программирования , что означает, что программа состоит из выполняющихся последовательно отдельных стандартных операторов, в идеале - без использования команды GOTO .
Writeln("Ожидание");
if a > b then { условный оператор }
Writeln("Условие выполнилось")
else { else-секция - может отсутствовать}
Writeln("Условие не выполнилось");
for i:= 1 to 10 do { итерационный цикл }
Writeln("Итерация №", i:1);
repeat { цикл с постусловием }
A:= a + 1
case i of { условный оператор множественного выбора }
0: write("ноль"); 1: write("один"); 2: write("два") else write("неизвестное число") { else-секция - может отсутствовать}
end;В операторах while , for , if , case в качестве выполняемого оператора может использоваться блок . Такая конструкция, представляющая собой обычный оператор или блок, называется сложным оператором .
Для управления процессом компиляции в паскале существуют директивы компилятора. Они помещаются в комментарии и позволяют переключать режимы работы компилятора, например, включать и отключать проверку операций ввода-вывода, проверки переполнения:
Assign(inp,"text.txt"); {$I-} { отключение режима IO checking- генерации кода завершения программы в случае ошибки ввода-вывода } { (для случая, если файл не найден)} reset(inp); {$I+} { включение режима IO checking } if IOresult=0 then begin { проверяем значение переменой ioresult(<>0 в случае ошибки ввода-вывода) } ... close(inp); end else writeln("file not found")
Существуют директивы, аналогичные директивам препроцессора C/C++ ($ifdef , $define , $include), они обрабатываются компилятором в процессе компиляции.
Процедуры и функции
В Паскале подпрограммы делятся на процедуры и функции:
Синтаксически процедуры и функции состоят из заголовка
(содержащего ключевое слово procedure или function , имени, за которым может следовать описание передаваемых параметров в скобках, тип возвращаемого значения через символ двоеточия для функций и точки с запятой), после заголовка следует тело
, после которого ставится символ; .
procedure print(var j: integer);
Function next(k: integer): integer; begin next:= k + 1 end;
Writeln("Всего: ", j); j:= next(j)
I:= 1; while i <= 10 do print(i)
end.Тело процедуры, как и программы, в свою очередь может содержать описания процедур и функций. Таким образом, процедуры и функции могут быть вложены друг в друга как угодно глубоко, при этом тело программы - самое верхнее в цепочке.
Причём содержимое секций описания переменных, типов, констант, внешнего тела (процедуры, функции, программы), расположенных перед описанием процедуры/функции, доступны внутри неё. Также, в большинстве диалектов из процедуры можно обращаться к параметрам внешней процедуры.
Вслед за заголовком процедур/функций вместо тела может помещаться ключевое слово forward , это делается в том случае, если описание процедуры/функции располагается в программе после её вызова, и связано с поддерживаемой в Паскале возможностью компиляции программы за один проход.
Процедуры отличаются от функций тем, что функции возвращают какое-либо значение, а процедуры - нет.
Модули
До появления модулей в их современном виде некоторые реализации Паскаля поддерживали модульность за счёт механизма включения заголовочных файлов, похожего на механизм #include в языке Си: с помощью специальной директивы, оформляемой в виде псевдокомментария, например, {$INCLUDE "файл"} , содержимое указанного файла прямо включалось в текст программы в исходном, текстовом виде. Таким образом можно было разделить программный код на множество фрагментов, для удобства редактирования, но перед компиляцией они автоматически объединялись в один файл программы, который в итоге и обрабатывался компилятором. Такая реализация модульности примитивна и имеет множество очевидных недостатков, поэтому она была быстро заменена.
Современные реализации языка Паскаль (начиная с UCSD Pascal) поддерживают модули. Программные модули могут быть двух видов: модуль главной программы, который, как обычно, начинается с ключевого слова program и тело которого содержит код, запускаемый после загрузки программы в память, и вспомогательных модулей, содержащих типы, константы, переменные, процедуры и функции, предназначенные для использования в других модулях, в том числе в главном модуле.
Структура
Общая структура подключаемого модуля на Паскале выглядит следующим образом:
begin {может отсутствовать-используется, если необходимо поместить операторы инициализации}
...end.Возможен также ещё один вариант:
end.В отличие от главной программы, файл модуля начинается с ключевого слова UNIT , за которым следует имя модуля и точка с запятой. Современные реализации, как правило, требуют, чтобы имя модуля совпадало с именем файла исходного кода, в котором этот модуль содержится. Модуль содержит три секции: интерфейсную секцию, секцию реализации и тело модуля.
Интерфейсная секция идёт первой, начинается с ключевого слова INTERFACE и заканчивается в том месте модуля, где начинается секция реализации или тело. В интерфейсной секции объявляются те объекты (типы, константы, переменные, процедуры и функции - для них помещаются заголовки), которые должны быть доступны извне модуля. При этом допускается частичное объявление типов: они могут объявляться без указания структуры, одним только именем. При использовании такого типа во внешней программе допускается объявление переменных и параметров этого типа, присваивание значений, но невозможно получить доступ к деталям его реализации. Процедуры и функции в интерфейсной секции объявляются в виде форвардов - заголовков с параметрами, но без тела. Состав интерфейсной секции модуля таков, что его достаточно для генерации кода, использующего данный модуль. Переменные, объявленные в интерфейсной секции, являются глобальными, то есть существуют в единственном экземпляре и доступны во всех частях программы, использующих данный модуль.
Секция реализации следует за интерфейсной и начинается с ключевого слова IMPLEMENTATION . В нём располагаются описания процедур и функций, объявленных в интерфейсной секции, а также описания типов, констант, переменных, процедур и функций, которые необходимы для реализации интерфейсных процедур и функций. Описание процедуры или функции, объявленной в интерфейсной секции, должно иметь в точности такой же заголовок, как в объявлении. В теле могут использоваться другие процедуры и функции данного модуля, объявленные как в интерфейсной части, так и в секции реализации. Переменные, объявленные в секции реализации, являются, по сути, глобальными (то есть существует только один экземпляр каждой такой переменной на всю программу), но доступны они только из процедур и функций, описанных в секции реализации данного модуля, а также из его тела. Если в интерфейсной секции есть сокращённые объявления типов, то эти типы должны быть полностью описаны в секции реализации.
Тело модуля начинается находящимся на верхнем уровне вложенности ключевым словом BEGIN . Тело содержит программный код, который выполняется один раз при загрузке модуля. Тело может применяться для инициализации, присваивания начальных значений переменным модуля, выделения ресурсов для его работы и так далее. Тело модуля может отсутствовать. В ряде реализаций Паскаля, например, в Delphi, вместо тела модуля могут применяться две секции (также необязательные) - INITIALIZATION и FINALIZATION . Они располагаются в конце модуля, после соответствующего ключевого слова. Первая - секция инициализации, - содержит код, который должен быть выполнен при загрузке модуля, вторая - секция финализации, - код, который будет выполнен при выгрузке модуля. Секция финализации может выполнять действия, обратные инициализации - удалять объекты из памяти, закрывать файлы, освобождать выделенные ресурсы.
Модуль заканчивается ключевым словом END с точкой.
Использование
Чтобы использовать модуль, главная программа или другой модуль должны импортировать данный модуль, то есть содержать объявление о его использовании. Это объявление делается с помощью инструкции подключения модулей, представляющей собой ключевое слово USES , за которым через запятую следуют имена модулей, которые требуется подключить. Инструкция подключения должна следовать непосредственно за заголовком программы, либо после ключевого слова INTERFACE , если подключение производится в модуле.
Модули, подключённые в интерфейсной секции, могут использоваться во всём модуле - и в секции реализации, и в теле. Но секция реализации может иметь собственную инструкцию подключения (она следует за ключевым словом IMPLEMENTATION), содержащую имена подключаемых модулей, которые отсутствуют в интерфейсной секции, но нужны для секции реализации. Одним из поводов использования отдельного списка подключения для раздела реализации является ситуация, когда два или более модуля используют друг друга. Чтобы не возникали циклические ссылки в объявлениях использования таких модулей, по крайней мере один из них должен подключать другой в секции реализации.
Любые объявленные в интерфейсных секциях модулей объекты можно использовать в программе там, где эти модули подключены. Имена импортированных из подключённых модулей объектов остаются теми же самыми, и их можно использовать непосредственно. Если два или более подключённых модуля имеют объекты, называемые одинаково, и компилятор не может их различить, то при попытке использования такого объекта будет выдана ошибка компиляции - неоднозначное задание имени. В этом случае программист должен применять квалификацию имени - указать имя в формате «<имя_модуля>.<имя_объекта>».
Проблемы могут возникнуть, если появляется необходимость использования в программе двух разных одноимённых модулей. Если модули доступны только в откомпилированном виде (то есть поменять их имена невозможно), оказывается невозможным их одновременный импорт. Стандартного решения такой коллизии на уровне языка не существует, но конкретные компиляторы могут предлагать те или иные способы её обхода, в частности, средства назначения псевдонимов импортируемым модулям и прямого указания, какой модуль из какого файла брать.
Компиляция и компоновка
Модули спроектированы в расчёте на обеспечение раздельной компиляции - компилятор не должен компилировать импортированные модули для того, чтобы откомпилировать модуль, который их использует. Однако, чтобы правильно компилировать модуль, компилятор должен иметь доступ к секции интерфейса всех используемых им модулей. Существует два разных, иногда совмещаемых подхода к организации такого доступа.
- Модули компилируются в бинарные файлы специального формата (у каждого компилятора своего), в которых сохранена подробная информация об объектах, объявленных в интерфейсной секции, также может содержаться созданный при компиляции модуля объектный код. При компиляции любого модуля компилятор требует, чтобы все импортируемые модули были уже откомпилированы и доступны. В таком случае, при наличии правильно откомпилированных модулей, их исходные тексты на этапе компиляции не нужны.
- Модули компилируются в обычные бинарные файлы и подключаются компоновщиком только на этапе сборки конечного исполняемого файла программы. Для обработки обращений к подключаемым модулям компилятор обрабатывает непосредственно текст этих модулей на исходном языке, но использует при этом только интерфейсную секцию модуля. Если библиотечный модуль поставляется в откомпилированном виде (без полных исходных текстов), то вместе с бинарным файлом идёт урезанный файл исходного кода модуля, содержащий только интерфейсную секцию. Компилятору этого достаточно, чтобы правильно обрабатывать обращения из использующих модулей, а на этапе сборки программы компоновщик просто включает в программу бинарный файл.
Для нормальной работы модуля может потребоваться выполнить некоторые действия до начала его использования: инициализировать переменные, открыть нужные файлы, выделить память или другие ресурсы. Всё это может быть сделано в теле модуля, либо в секции инициализации. Действия, обратные инициализации, делаются в секции финализации.
Среди множества языков программирования, предназначенных для обучения именно навыкам программирования, есть один, выделяющийся особо. Язык Паскаль, названный в честь французского ученого XVII столетия Блеза Паскаля, был разработан в конце 1960-х гг. ученым из Швейцарии Никлаусом Виртом, и далеко не с образовательной целью, как этот язык воспринимают теперь.
Наоборот, в те времена ученые пробовали разные языки программирования для практического применения. И позже этот ученый позднее создал ещё два языка программирования – Оберон и Модула, которые, правда, не получили распространения среди специалистов. Если быть точным, то 1968 году была создана первая версия языка Паскаль (на основе АЛГОЛа), а 1970 году – первый компилятор.
Особенностью Паскаля является его структурная направленность – любую программу здесь можно описать в виде объединения отдельных структурных элементов, или блоков, в единое целое. Это так называемое структурное программирование, сменившее линейное программирование – простейшую организацию написания программ, когда команды процессору записываются одна за другой, без какой либо структуры.
Идея структурного программирования оказалась как актуальной на то время, так и очень плодотворной, поскольку далеко не для всех задач удается написать программу посредством указания последовательности простых команд, без разъединения последних на отдельные блоки. Действительно, только при наличии определенной структуры программы можно судить об эффективном алгоритме решения задачи.
Особенно это стало ясно после того, когда около 1970-го года профессор Хоар опубликовал две статьи: «Аксиоматическая основа программирования для вычислительных машин» и «О структурной организации данных», в которых делается попытка осмыслить правильность составления алгоритмов программ с математической точки зрения. Как раз язык программирования Паскаль и является первым из языков, в котором имеются все необходимые инструменты для проверки эффективности написанных программ.
Ещё одной отличительной особенностью Паскаля является его строгая типизация данных, среди которых возник новый ранее не использовавшийся тип – перечислимый. Фактор строгой типизации сделал репутацию Паскалю как дисциплинирующего языка, приучающий программиста к логическому мышлению.
В Паскале допускается несвязанность программного кода (в отличие от тогдашних языков COBOL и FORTRAN), то есть допускается сколь угодно большое наличие пустых строк, что удобно при форматировании при написании комментариев. Программу на Паскале можно написать хоть в одну строчку – она все ровно будет работать, если написана в соответствии с правилами.
Но с распространением этого языка программирования оказалось, что в нем не хватает многих привычных для нас элементов – возведения в степень, понятия локальной переменной, динамических массивов, возможность использования машинного языка и др. Наиболее известным выражением этого недостатка того времени является статья Кернигана «Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования».
Одной из причин такого недовольства Паскалем того времени была невозможность написать программу, составленную с нескольких частей, поскольку для этого просто не было предусмотрено механизмов. Но Никлаус Вирт с коллегами в последующих выпусках Паскаля устранили все эти недочеты, следуя всем принципам программирования.