Підпрограми

повернення з f6 ?7 7 b:=

закінчення b := f(g(12))6 7

Як видно з таблиці, перед виконанням виклику f(g(a)) у локальній пам'яті функції f запам'ятовується точка повернення – присвоювання b:=f(g(a)). Виконання виклику f(g(a)) починається обчисленням значення аргументу, відповідного її параметру x – виразу g(a). При цьому запам'ятовується точка повернення – присвоювання f.x:=g(a) – і починається виконання виклику функції g з аргументом a. Цей аргумент підставляється за посиланням, і зміна g.x є зміною a. З виклику функції g повертається значення 6 і присвоюється параметру f.x. Пам'ять функції g звільняється. Тільки тепер починається виконання операторів функції f. У результаті в програму повертається значення 7 і присвоюється змінній b. Пам'ять функції f звільняється.

5. Автоматична пам'ять та програмний стек

Нагадаємо, що виконання програми починається після її завантаження в пам'ять комп'ютера. При цьому відбувається виділення пам'яті під її змінні. Ці змінні доступні з програми протягом усього часу її виконання, і тому називаються статичними. Область пам'яті, що виділяється під програму та її змінні, також називається статичною. Локальним іменам і параметрам-значенням підпрограм, як правило, зіставляють змінні з іншої області пам'яті – автоматичної. Ця назва пояснюється тим, що при виконанні викликів підпрограм ця пам'ять виділяється та звільняється "автоматично", без явних вказівок у програмі.

Як ми вже говорили в підрозділі 7.1, локальні імена, означені в підпрограмах, можуть збігатися з іменами в програмі та інших підпрограмах, оскільки вони позначають цілком різні об'єкти в різних областях пам'яті. Тому на локальні імена в підпрограмах немає ніяких обмежень. Зрозуміло, те саме ім'я в межах тіла підпрограми не повинно позначати різні об'єкти, наприклад, локальну змінну та іншу підпрограму. Не можна також означати ім'я самої підпрограми в її ж блоці.Звернімо увагу на таблицю, що відбиває імітацію програми з прикладу 8.1. Спочатку виділяється локальна пам'ять функції f, потім – функції g, але звільнення відбувається в зворотнім порядку.

Виділення та звільнення ділянок пам'яті при виконанні викликів підпрограм відбувається за принципом "останнім зайнятий – першим звільнений". Подібно тому, як заштовхують патрони в магазин автомата й вистрілюють. Останній із них вистрілюється першим, а перший, що на самому дні магазина, – останнім. Можна вистрілити один патрон із магазина і додати згори новий. Цьому відповідає закінчення виклику підпрограми, записаного в тілі деякої підпрограми, і початок виконання наступного виклику з цього ж тіла.

Якщо складати аркуші паперу в стопку і брати їх тільки згори, то лист, що потрапив у стопку останнім, забирається першим. По-англійському така стопка називається stack (стек), а кладуться і забираються аркуші за принципом "Last In – First Out" (LIFO), тобто "першим у – останнім із". Тому автоматична пам'ять програми називається програмним стеком. Таблиця в прикладі 1 показує, як зростає й зменшується програмний стек при виконанні викликів підпрограм.

6. Зберігання локальних змінних між викликами підпрограми

У деяких задачах необхідно використовувати змінні, які означені й доступні в підпрограмі, але зберігають своє значення від її попереднього виклику до наступного.

Ці змінні не можна розміщати в автоматичній пам'яті, оскільки вона недоступна після виконання виклику підпрограми. Ці змінні не можна означати в програмі, оскільки тоді вони доступні не тільки в потрібній підпрограмі. Де і як їх означати?

Виходом є означення цих змінних у підпрограмі як статичних. Саме такі змінні розміщаються в статичній пам'яті програми разом із змінними програми, але доступні тільки під час виконання виклику тієї підпрограми, у якій означені. Вони називаються локальними статичними змінними. Розглянемо задачу, у якій використовуються такі змінні.

Приклад 2. У багатьох задачах, від моделювання природних або соціальних процесів і до розкладання карт, потрібні послідовності чисел, що належать деякій множині, але більше ніяк не пов'язані одне з одним. Такі числа називаються випадковими.