Podprogram (inaczej funkcja lub procedura) – termin związany z programowaniem proceduralnym. Podprogram to wydzielona część programu wykonująca jakieś operacje, możliwa do wykonania podczas wykonywania programu. Podprogramy stosuje się, aby uprościć program główny i zwiększyć czytelność kodu.
Rodzaje podprogramów 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 i Ada. W pozostałych językach (m.in. w C i C++) 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), albo stosuje się specjalną frazę, dyrektywę języka, informującą aby program łączący dany podprogram wybrał jako podprogram główny (np. OPTIONS(MAIN) w języku PL/1). W języku C i pokrewnych definiuje się zwykłą funkcję lecz o specjalnym identyfikatorze main.
Podprogramy wewnętrzne Różne języki programowania umożliwiają także definiowanie podprogramów wewnętrznych, tzn. podprogramu w innym podprogramie nadrzędnym. Do takich języków należą między innymi Pascal, PL/1 i inne. Nie ma takich możliwości np. w języku C.
procedure z; procedure w1; begin ... end; procedure w2; begin ... end; begin ... w1; ... w2; ... end;
Terminologia dotycząca podprogramów Twórcy języków programowania stosują różne terminologie i oznaczenia podprogramów: w wielu językach programowania, a szczególnie tych, w których występuje tylko jeden rodzaj podprogramu, np. tylko funkcje, nie ma specjalnego oznaczenia (słowa kluczowego) podprogramu, przykładem jest język C i C++, procedury: PROCEDURE, np. Pascal, Ada, Algol, PL/1 (możliwość stosowania skrótu PROC), PROC – Comal, SUBROUTINE, np. Fortran, lub w skróconej postaci SUB, np. Basic i Visual Basic, PART, np. Jean, JOSS, (oznaczenie podprogramu PART stosuje się przy wywoływaniu podprogramu ale nie stosuje się do jego definiowania), PERFORM, np. Cobol, funkcje: FUNCTION, np. Pascal, Ada, Visual Basic i inne, PROCEDURE … RETURNS(typ) – PL/1, typ PROCEDURE – Algol.
Identyfikacja podprogramu Podprogram może być identyfikowany: przez nazwę – identyfikator przypisany do podprogramu w jego deklaracjijest to najczęściej spotykany przypadek w językach wysokiego poziomujęzyki programowania: Ada, C, C++, COMAL, Clipper, Forth, Icon, Logo, Modula-2, Pascal, Simula 67, PL/1, PL/M, Visual Basic przez etykietęjęzyki programowania: Basic, Visual Basic, przez liczbę – literał całkowityjęzyki programowania: Basic, Visual Basic, Jean, JOSS przez adres/referencjęw językach wysokiego poziomu takie wskaźniki do podprogramów przechowywane są w zmiennych typu proceduralnego/funkcyjnego lub wskaźnikowego
Współprogramy 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 Istnieją języki programowania, w których można definiować całą rodzinę podprogramów z jednakową nazwą dla wywołania różnych podprogramów. Do takich języków należą PL/1 i Ada. Nowsze języki umożliwiają zastosowanie takiego mechanizmu poprzez dopuszczenie przeciążenia nazw.
Przykład w PL/1: 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 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, proceduralne (instrukcja wywołania): poprzez nazwę z listą argumentów, np. Proc(A, 5); – m.in. Pascal, po słowie kluczowym, CALL Proc(A, 5); – PL/1, Visual Basic, EXEC Proc(A, 5) – Comal, inne: Basic: 10 GOSUB 50 Jean, JOSS: 1.2 DO PART 3
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.
Komunikacja podprogramu z otoczeniem 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 Podprogram w asemblerze 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 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 Podprogram w języku C: <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# 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 Podprogram w języku Clipper: [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 Podprogram w języku Comal: xx PROC nazwa(parametry) instrukcje yy ENDPROC nazwa gdzie xx i yy to numery wierszy.
Wywołanie: zz EXEC nazwa(argumenty) Podprogram w języku Forth 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. ( POW_3, a -- b ) : POW_3 DUP DUP * * ; 5 POW_3
Podprogram w języku Fortran 77 Rodzaje podprogramów w języku Fortran 77: funkcje wewnętrzne (wbudowane) funkcje lokalne, zdefiniowane w jednej instrukcji identyfikator([parametry])=wyrażenie podprogramy zewnętrzne procedury SUBROUTINE identyfikator(parametry) [deklaracje] instrukcje END funkcje type FUNCTION identyfikator([parametry]) [deklaracje] instrukcje END
Podprogram w języku Java W Javie podprogramy są metodami klas. class Nazwa { ... [public | protected | private] [native] [static] [synchronized] type name ( type1 arg1, type2 arg2 ){ ...
...
Podprogram w języku JavaScript Podprogram w języku JavaScript: function Nazwa(parametr1, parametr2, parametr3) { // instrukcje do wykonania (ciało funkcji) return parametr1; // zwrócenie wartości }
Podprogram w języku Jean (oraz JOSS) 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.
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)
Podprogram w języku Logo 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 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 Podprogram w języku Modula-2: 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 Podprogram w języku Pascal: jako procedura: procedure Procedura( {argumenty} ); begin { instrukcje do wykonania } end;
jako funkcja: function Funkcja( {argumenty} ) : integer; { typ wartości funkcji } begin { instrukcje do wykonania (ciało funkcji) } end;
Podprogram w języku PHP Podprogram w języku PHP: // definicja podprogramu, w PHP5 możliwe określenie klasy bazowej zmiennej $wejscie function nazwapodprogramu($wejscie) {