Ada程序设计-第6章 子程序(Subprogram)

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6.1 概述 (Overview)

    一个程序是由一个或更多的子程序组成,以一个主过程(main procedure)为根本,主过程类似与 C 下的 main 函数。子程序包括过程(proceudre)和函数(function)两类,两者区别在于,过程没有返回值,而函数有返回值。

     子程序,包括函数和过程,以及下一章所讲述的程序包,是构成 Ada 程序的基础。Ada 提供了一些和 C、Pascal 不同的新特性,如重载、参数模式、分离程序等。

6.2 过程(Procedure)

    过程我们以前已经见过了,但那些都是主过程(main procedure),即程序的主体部体,作用和C下的 main 函数相似。一般情况下,Ada 程序的主程序名应当和该主程序所在的文件名相同。过程的声明格式如下:

procedure procedure_name (parameter_specification);

    它的执行部份则为:

procedure procedure_name (parameter_specification) is
    declarations;
begin
    statements;
end procedure_name;

    procedure_name 为该过程的名称;parameter_specification 是这个过程所要使用的参数,是可选的;declarations 是声明一些局部的新类型、变量、函数、过程;statements 则是该过程要执行的语句。

   下例创建一个比较两数大小,并输出较大值的过程**:**

procedure compare (A:Integer; B :Integer) is
begin 
   if A > B then
       Put_Line ("A > B");
   elsif A = B then
       Put_Line ("A = B");
   else
       Put_ine ("A <B");
   end if;
end compare;

    下例则是完整的程序:

000 -- filename:comp.adb; 
001 with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; 
002 with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;

003 procedure comp is
004     procedure compare (A:Integer; B :Integer) is
005     begin
006        if A > B then
007            Put_Line ("A > B.");
008        elsif A = B then
009            Put_Line ("A = B.");
010        else
011            Put_ine ("A < B.");
012        end if;
013     end compare; 
014 X,Y:Integer;
015 begin
016     Put ("Enter A:"); Get (X);
017     Put ("Enter B:"); Get (Y);
018     compare (X,Y);
019 end comp;

    通过上例,对过程的用法应该会有基本的了解了。因为 compare 的执行部分是在 comp 内部,所以我们无须给出单独的 compare 声明,如果要加一句**"procedure** compare (A:Integer; B :Integer);",程序还是老样子。声明部份和执行部份一般在使用程序包时分离。其中Put_Line,Get也都是预定义的过程

6.3 函数 (Function)

   函数和过程也很像,只是它还要有返回值,和 C 很相似,也用 return 来返回函数值。声明格式为:

function function_name (parameter_specification) return return_type;

执行部份为:

function function_name (parameter_specification) return return_type is
   declarations;
begin
   statements; 
   return return_value; 
end function_name;

    function_name 为该函数的名称;parameter_specification 是这个函数所要使用的参数,是可选的;declarations 是声明一些局部的新类型、变量、函数、过程;statements则是该函数要执行的语句。return 返回一个数据类型为return_typereturn_value**。**

    将上一节的 comp 程序改动一下:

000 -- filename:comp.adb;
001 with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; 
002 with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;

003 procedure comp is
004    function compare (A:Integer; B :Integer) return Integer is
005    begin
006       return (A - B); 
007    end compare; 
008 X,Y,Result:Integer; 
009 begin
010     Put ("Enter A:"); Get (X); 
011     Put ("Enter B:"); Get (Y); 
012     Result := compare (X,Y); 
013     case Result is
014        when Integer'First..-1 => Put_Line (" A < B."); 
015        when 0 => Put_Line (" A = B."); 
016        when 1..Integer'Last => Put_Line (" A > B."); 
017        when others => null; 
018     end case; 
019 end comp;

    上例应该还能说明函数的特点。因为函数是返回一个值,所以在变量声明中赋予初始值时,也可用函数作为所要赋的值,如返回当前时间的 Clock 函数,可以直接在初始化某变量时作为要赋的值:Time_Now :Time:= Clock。与过程一样,在上述情况下,单独的函数声明可有可无。还有一点就是函数、过程的嵌套,上面两个例子就是过程包含过程,过程包含函数,可以无限制的嵌套下去---只要编译器别出错。

6.4 参数模式(Parameter Mode)

    在上面的例子中,我们对函数或过程的参数并没做什么修饰,只是很简单的说明该参数的数据类型,但有时候,我们要设置参数的属性---函数和过程是否能修改该参数的值。一共有三种模式:in,out,in out

in 模式

    默认情况下,函数和过程的参数是 in 模式,它表示这个参数可能在子程序中被使用,但值不能被子程序改变。如我们写一个略微像样点的swap函数:

000 filename:swap.adb
001 with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;
002 with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;003 procedure Swap is
004    procedure Swap ( A: in Integer;B: in Integer) is
005        Temp :Integer;
006    begin
007        Temp := A; A:= B; B :=Temp;
008    end Swap;
009 X,Y:Integer;
010 begin
011    Put ("Enter A:"); Get (X);
012    Put ("Enter B:"); Get (Y);
013    Put ("After swap:"); New_Line;
014    swap(X,Y);
015    Put ("A is "); Put (X); New_Line;
016    Put ("B is "); Put (Y); New_Line;
017 end Swap;

   上例的程序是无法编译通过的,因为Swap的两个参数 A 和 B 都是 in 模式,在这个子过程中无法修改X,Y的值,也就无法互换这两个值。这时就要使用 in out 模式的参数。

in out 模式

   in out 模式表示该参数在这个子程序中既可修改又可使用。如只要将上例的[004]改为:procedure Swap ( A: in out Integer,B: in out Integer) **is;**该程序便能编译通过,运行正常。

out 模式

   单纯的 out 模式表示该参数在这个子程序中可以修改,但不能使用。如求和的 add 过程:

procedure Add (Left ,Right : Integer; Result : out Integer) is****begin   Result := Left + Right; end Add**;**

   这个过程没问题,但假如还有个输出过程为:

procedure PutResult ( Result : out Integer) is
    Temp : Integer := Result;
begin
    Put (Temp);
end PutResult;

   则会产生问题,虽然编译可能通过,但结果是不定的,最起码不是所指望的结果,因此 out 模式的参数不能赋值给其它变量。单独的 out 模式一般也不会出现。

6.5 调用子程序(Calling Subprograms)

    调用子程序最简单的方式就是按照子程序声明的格式调用,如前例的procedure swap(A:Integer;B:Integer),只要填入的参数是Integer类型,便能直接使用 swap (A,B)。注意调用子程序时参数之间用“,”隔开;同类型的参数在声明时也可简化,如procedure swap(A,B:Integer)。但使用参数时还有下列几种特殊情况.

有名参数(Named Parameter)

    我们也可以不按照参数顺序调用子程序。如调用 swap 也可以这样: swap(B => Y, A => X),这时是使用有名参数,明确声明每个变量的值,可以不按照子程序声明中的参数顺序赋值。这样的做的话可读性是好了一点,比较适合参数较多的情况。

    如果将有名参数和位置参数一起混用,只需遵守一条规则:位置参数在有名参数前面。因此 swap 的调用有以下几种情况:

swap(x , y);
swap(A => x , B => y);
swap(B => y , A => x);
swap(x, B => Y);

    上述四种情况是一样的。下列两种情况是非法的:

swap(y, A => x);  ---不合法
swap(A => x , y); ---不合法

默认参数值(Default Parameter Values )

    在声明某个子程序时,我们也可以使参数具有默认值,如下例:

000 -- filename:putlines.adb
001 with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;
002 with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;
003 procedure putlines is
004    procedure putline(lines: integer:=1) is<> 005 begin
006        for count in 1..lines loop
007           New_Line;
008        end loop;
009    end putline;
010    Line :Integer;
011 begin
012    Put ("Print Lines :"); Get (Line);
013    putline;
014 end putlines;

    实际上[012]可有可无,因为调用输出行函数 putline 时,没用参数。而 putline 在声明时赋予了参数 lines 一个默认值 1,这样的话如果调用 putline 没用参数,就以 1 作为参数值。上例也就只输出一个空行。如果putline有参数,如putline(Line),则输出的行数取决于 Line 的数值。

6.6 重载(Overload)

子程序重载

    实际上通过先前的一些例子,细心的朋友可能发现,过程 Put 能处理不能类型的参数,不像 C 下的 printf 要选择输出类型,这就涉及到子程序重载:只要参数不一样,子程序可以有相同的名称。如在程序包Ada.Text_IO里的两个过程:

procedure Put (Item : in Character);
procedure Put (Item : in String);

   编译器会自动选择合适的子程序,如果Put后面的参数为 Character类型,则调用procedure Put (Item : in Character);为 String 类型,则调用procedure Put (Item : in String)。这样在用户层上使用子程序简便了许多,很多常见的子程序:Get,Put_Line,Line, Page都是这样实现的----虽然在预定义程序包内针对不同参数都有一个子程序与之相对应,用户却只要记住一个名称就可以了。

运算符重载

    运算符重载应该说时时刻刻都在----不同的数据类型都拥有相同的运算符:+,-,*,/等。它的原理和子程序重载是一样的,在 Ada 里,运算符也是通过子程序形式来实现。下面就给出一个“+”和 put 重载的例子:

000 -- filename: overload.adb
001 with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;
002 with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;

003 procedure overload is
004    type Vector is array (1 .. 5 ) of Integer;
005    a, b, c :Vector;

006    function "+"(left,right:Vector) return Vector is
007        result : Vector;
008    begin
009       for i in left'range loop
010           result(i) := left(i) + right(i);
011       end loop;
012       return result;
013    end "+";

014    procedure Put (Item : Vector) is
015    begin
016       for i in Item'range loop
017           Put (Item(i));
018       end loop;
019    end Put;
020 begin
021    a := (1,2,3,4,5);
022    b := (1,2,3,4,5);
023    c := a + b;
024    Put (c);
025 end overload;

    上例为了简化问题,有些实际中应该有的代码去除了----如检测所操作数的类型。但其它类型的运算符和重载子程序实现原理也和上例一样。

6.7 分离子程序(Separating Subprogram)

    Ada 还允许子程序分成多个部份,而不是像以前的例子一样都塞在同一文件里,如将上例分成两个文件:

第一个文件:

000 -- filename: overload.adb 
001 with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; 
002 with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;
003 procedure overload is
004    type Vector is array (1 .. 5 ) of Integer;
005     a, b, c :Vector;
006    function "+"(left,right:Vector) return Vector is
007        result : Vector ;
008    begin
009       for i in left'range loop
010           result(i) := left(i) + right(i);
011       end loop;
012       return result;
013    end "+";
014    procedure Put (Item : Vector) is separate;
015 begin
016    a := (1,2,3,4,5); 
017    b := (1,2,3,4,5); 
018    c := a + b; 
019    Put (c); 
020 end overload;

第二个文件:

000 --filename:overload-put.adb
001 separate (overload)     -- 注意结尾没有分号; 
002 procedure Put (Item : Vector) is
003 begin
004    for i in Item'range loop
005       Put (Item(i));
006    end loop; 
007 end Put;

这个程序和先前那个完全一样,只是"分了家"而已。这样分离程序有时能更好的分解程序的任务,使程序结构更为清楚。注意一下overload.adb的[014] 和 overload-put.adb的 [001],这两句就是分离子程序的主要语句。

6.8 子程序的内嵌扩展(Inline Expansion of Subprograms)

  子程序可以在调用地点被内嵌扩展,以提高程序效率,它的格式为:

pragma Inline(name);

  如果 name 是一个可调用的实体,子程序或类属子程序(见第11章),那么 pragma Inline 指示在所有调用该实体的地方要求对该实体进行内嵌扩展。这在封装其它语言的接口时,使用的比较多,以提高效率。