Цель работы
17.1.1 Познакомиться со структурой модуля;
17.1.2 Разработать, скомпилировать и использовать модуль.
Приборы и оборудование
17.2.1 Free Паскаль
17.2.2 ПЭВМ IBM PC/XT
17.2.3 Microsoft Word
17.2.4 Задание на выполнение работы в электронном варианте.
Порядок выполнения работы
17.3.1 Выполните задания поэтапно согласно описания
17.3.2 Составьте программу, используя язык программирования Free Паскаль
17.3.3 Отладить программу с использованием контрольного примера (значения переменных задайте сами).
17.3.5 Результаты работы распечатайте на принтере.
17.3.5 При оформлении лабораторной работы занесите задание и результат, а также вывод от полученного результата для сдачи преподавателю
Этапы работы
17.4.1 Создание и использование модулей
Модуль — это набор ресурсов (функций, процедур, констант, переменных, типов и т.д.), разрабатываемых и хранимых независимо от использующих их программ.
В отличие от внешних подпрограмм модуль может содержать достаточно большой набор процедур и функций, а также других ресурсов для разработки программ.
В основе идеи модульности лежат принципы структурного программирования.
Структура модулей
Модуль имеет следующую структуру:
UNIT <имя>;
INTERFACE
<интерфейсная часть>
IMPLEMENTATION
<исполняемая часть>
BEGIN
<инициирующая часть>
END.
Здесь UNIT - зарезервированное слово (единица); начинает заголовок модуля;
<имя> - имя модуля (правильный идентификатор);
INTERFACE - зарезервированное слово (интерфейс); начинает интерфейсную часть модуля;
IMPLEMENTATION - зарезервированное слово (выполнение); начинает исполняемую часть;
BEGIN - зарезервированное слово; начинает инициирующую часть модуля;
конструкция BEGIN Инициирующая частъ> необязательна;
END - зарезервированное слово - признак конца модуля.
Таким образом, модуль состоит из заголовка и трех составных частей, любая из которых может быть пустой.
Заголовок модуля и связь модулей друг с другом
Заголовок модуля состоит из зарезервированного слова UNIT и следующего за ним имени модуля.
Для правильной работы среды Паскаля и возможности подключения средств, облегчающих разработку крупных программ, это имя должно совпадать с именем дискового файла, в который помещается исходный текст модуля.
Если, например, имеем заголовок
Unit Global;
то исходный текст соответствующего модуля должен размещаться в дисковом файле GLOBAL.PAS. Имя модуля служит для его связи с другими модулями и основной программой. Эта связь устанавливается специальным предложением
USES <сп.модулей>
Здесь USES - зарезервированное слово {использует);
<сп.модулей> - список модулей, с которыми устанавливается связь; элементами списка являются имена модулей, отделяемые друг от друга запятыми, например:
Uses CRT, Graph, Global;
Если объявление USES... используется, оно должно открывать раздел описаний основной программы.
Модули могут использовать другие модули.
Предложение USES в модулях может следовать либо сразу за зарезервированным словом INTERFACE, либо сразу за словом IMPLEMENTATION, либо, наконец, и там, и там (т.е. допускаются два предложения USES).
Интерфейсная часть
Интерфейсная часть открывается зарезервированным словом INTERFACE.
В этой части содержатся объявления всех глобальных объектов модуля (типов, констант, переменных и подпрограмм), которые должны стать доступными основной программе и/или другим модулям.
При объявлении глобальных подпрограмм в интерфейсной части указывается только их заголовок, например:
Unit Cmplx;
Interface
tуре
complex = record
re, im: real
end;
Procedure AddC (x, у: complex; var z: complex);
Procedure MulC (x, у: complex; var z: complex);
Если теперь в основной программе написать предложение
Uses Cmplx;
то в программе станут доступными тип COMPLEX и две процедуры - ADDC и MULC из модуля CMPLX
Отметим, что объявление подпрограмм в интерфейсной части автоматически сопровождается их компиляцией с использованием дальней модели памяти.
Таким образом, обеспечивается доступ к подпрограммам из основной программы и других модулей.
Следует учесть, что все константы и переменные, объявленные в интерфейсной части модуля, равно как и глобальные константы и переменные основной программы, помещаются компилятором Паскаля в общий сегмент данных (максимальная длина сегмента 65536 байт). Порядок появления различных разделов объявлений и их количество может быть произвольным.
Если в интерфейсной части объявляются внешние подпрограммы или подпрограммы в машинных кодах, их тела (т.е. зарезервированное слово EXTERNAL, в первом случае, и машинные коды вместе со словом INLINE - во втором) должны следовать сразу за их заголовками в исполняемой части модуля (не в интерфейсной!). В интерфейсной части модулей нельзя использовать опережающее описание.
Исполняема часть
Исполняемая часть начинается зарезервированным словом IMPLEMENTATION и содержит описания подпрограмм, объявленных в интерфейсной части.
В ней могут объявляться локальные для модуля объекты - вспомогательные типы, константы, переменные и блоки, а также метки, если они используются в инициирующей части.
Описанию подпрограммы, объявленной в интерфейсной части модуля, в исполняемой части должен предшествовать заголовок, в котором можно опускать список формальных переменных (и тип результата для функции), так как они уже описаны в интерфейсной части. Но если заголовок подпрограммы приводится в полном виде, т.е. со списком формальных параметров и объявлением результата, он должен совпадать с заголовком, объявленным в интерфейсной части, например:
Unit Cmplx;
Interface
type
complex = record
re, im: real
end;
Procedure AddC (x, у: complex; var z: complex);
Implementation
Procedure AddC;
begin
z.re:= x.re +Y.re;
z.im:= x.im +y.im
end;
end.
Локальные переменные и константы, а также все программные коды, порожденные при компиляции модуля, помещаются в общий сегмент памяти.
Инициирующая часть
Инициирующая часть завершает модуль.
Она может отсутствовать вместе с начинающим ее словом BEGIN или быть пустой - тогда за BEGIN сразу следует признак конца модуля (слово END и следующая за ним точка). В инициирующей части размещаются исполняемые операторы, содержащие некоторый фрагмент программы.
Эти операторы исполняются до передачи управления основной программе и обычно используются для подготовки ее работы.
Например, в них могут инициироваться переменные, открываться нужные файлы, устанавливаться связи с другими ПК по коммуникационным каналам и т.п.:
Unit FileText;
Interface
Procedure Print(s: string);
Implementation
var
f: text; const
name = 'output.txt'; Procedure Print;
begin
WriteLn(f, s)
end;
{ Начало инициирующей части: }
begin
assign(f, name);
rewrite(f);
{ Конец инициирующей части }
end.
Не рекомендуется делать инициирующую часть пустой, лучше ее опустить: пустая часть содержит пустой оператор, которому будет передано управление при запуске программы. Это часто вызывает проблемы при разработке оверлейных программ.
17. 4.7 Компиляция модулей
В среде Паскаля имеются средства, управляющие способом компиляции модулей и облегчающие разработку крупных программных проектов.
В частности, определены три режима компиляции: COMPILE, MAKE и BUILD. Режимы отличаются только способом связи компилируемого модуля или основной программы с другими модулями, объявленными в предложении USES.
При компиляции модуля или основной программы в режиме COMPILE все упоминающиеся в предложении USES модули должны быть предварительно откомпилированы и результаты компиляции помещены в одноименные файлы с расширением TPU.
Например, если в программе (модуле) имеется предложение Uses Global; то на диске в каталоге, объявленном опцией UNIT DIRECTORIES, уже должен находиться файл GLOBAL.TPU.
Файл с расширением TPU создается автоматически в результате компиляции модуля (если основная программа может компилироваться без создания исполняемого ЕХЕ-файла, то компиляция модуля всегда приводит к созданию TPU-файла).
В режиме МАКЕ компилятор проверяет наличие TPU-файлов для каждого объявленного модуля.
Если какой-либо из файлов не обнаружен, система пытается отыскать одноименный файл с расширением PAS, т.е. файл с исходным текстом модуля, и, если искомый файл найден, приступает к его компиляции.
Кроме того, в этом режиме система следит за возможными изменениями исходного текста любого используемого модуля.
Если в PAS-файл (исходный текст модуля) внесены какие-либо изменения, то независимо от того, есть ли уже в каталоге соответствующий TPU-файл или нет, система осуществляет его компиляцию перед компиляцией основной программы.
Более того, если изменения внесены в интерфейсную часть модуля, то будут перекомпилированы также и все другие модули, обращающиеся к нему.
Режим МАКЕ, таким образом, существенно облегчает процесс разработки крупных программ с множеством модулей:
программист избавляется от необходимости следить за соответствием существующих TPU-файлов их исходному тексту, так как система делает это автоматически.
В режиме BUILD существующие TPU-файлы игнорируются, и система пытается отыскать (и компилировать) соответствующий РAS-файл для каждого объявленного в предложении USES модуля.
После компиляции в режиме BUILD программист может быть уверен в том, что учтены все сделанные им изменения в любом из модулей.
Подключение модулей к основной программе и их возможная компиляция осуществляются в порядке их объявления в предложении USES.
При переходе к очередному модулю система предварительно отыскивает все модули, на которые он ссылается.
Ссылки модулей друг на друга могут образовывать древовидную структуру любой сложности, однако запрещается явное или косвенное обращение модуля к самому себе.
Например, недопустимы следующие объявления:
Unit A; Unit В;
Interface Interface
Uses В; Uses А;
..............
Implementation Implementation
..............
end. end.
Это ограничение можно обойти, если «спрятать» предложение USES в исполняемые части зависимых модулей:
Unit A; Unit В;
Interface Interface
..............
Implementation Implementation
Uses B; Uses A;
.............
end. end.
Дело в том, что Паскаль разрешает ссылки на частично откомпилированные модули, что приблизительно соответствует опережающему описанию подпрограммы.
Если интерфейсные части любых двух модулей независимы (это непременное условие!), Паскаль сможет идентифицировать все глобальные идентификаторы в каждом из модулей, после чего откомпилирует тела модулей обычным способом.
