34669

Организация библиотек

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Заголовок модуля и связь модулей друг с другом. Доступ к объявленным в модуле объектам Стандартные модули Понятие модуля Стандартный Паскаль не предусматривает механизмов раздельной компиляции частей программы с последующей их сборкой перед выполнением. Здесь UNIT зарезервированное слово единица; начинает заголовок модуля; имя имя модуля правильный идентификатор; INTERFCE зарезервированное слово интерфейс; начинает интерфейсную часть модуля; IMPLEMENTTION зарезервированное слово выполнение; начинает исполняемую...

Русский

2013-09-08

81.5 KB

2 чел.

исциплина «Основы алгоритмизации и программирование»  Организация библиотек

Организация библиотек

[1] Понятие модуля

[2]
Структура модулей

[2.1] Заголовок модуля и связь модулей друг с другом

[2.2] Интерфейсная часть

[2.3] Исполняемая часть

[2.4] Инициирующая часть

[2.5] Компиляция модулей

[2.6] Доступ к объявленным в модуле объектам

[3] Стандартные модули

Понятие модуля

Стандартный Паскаль не предусматривает механизмов раздельной компиляции частей программы с последующей их сборкой перед выполнением. Более того, последовательное проведение в жизнь принципа обязательного описания любого объекта перед его использованием делает фактически невозможным разработку разнообразных библиотек прикладных программ. Точнее, такие библиотеки в рамках стандартного Паскаля могут существовать только в виде исходных текстов и программист должен сам включать в программу подчас весьма обширные тексты различных поддерживающих процедур, таких, как процедуры матричной алгебры, численного интегрирования, математической статистики и т.п.

Вполне понятно поэтому стремление разработчиков коммерческих компиляторов Паскаля включать в язык средства, повышающие его модульность. Чаще всего таким средством является разрешение использовать внешние процедуры и функции, тело которых заменяется стандартной директивой EXTERNAL. Разработчики Турбо Паскаля пошли в этом направлении еще дальше, включив в язык механизм так называемых модулей.

Модуль - это автономно компилируемая программная единица, включающая в себя различные компоненты раздела описаний (типы, константы, переменные, процедуры и функции) и, возможно, некоторые исполняемые операторы инициирующей части.

Модули представляют собой прекрасный инструмент для разработки библиотек прикладных программ и мощное средство модульного программирования. Важная особенность модулей заключается в том, что компилятор Турбо Паскаля размещает их программный код в отдельном сегменте памяти. Максимальная длина сегмента не может превышать 64 Кбайта, однако количество одновременно используемых модулей ограничивается лишь доступной памятью, что дает возможность создавать весьма крупные программы.


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 Турбо 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 мдуля 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 Турбо Паскаля в общий сегмент данных (максимальная длина сегмента 65536 байт). Порядок появления различных разделов объявлений и их количество может быть произвольным.

Исполняемая 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.

Компиляция модулей 

В среде Турбо 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 (от англ. Turbo Pascal Unit) 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 Турбо Паскаль разрешает ссылки на частично откомпилированные модули, что приблизительно соответствует опережающему описанию подпрограммы. Если интерфейсные части любых двух модулей независимы (это непременное условие!), Турбо Паскаль сможет идентифицировать все глобальные идентификаторы в каждом из модулей, после чего откомпилирует тела модулей обычным способом.

Доступ к объявленным в модуле объектам 

Пусть, например, мы создаем модуль, реализующий арифметику комплексных чисел (такая арифметика ни в стандартном Паскале, ни в Турбо Паскале не предусмотрена). К сожалению, в Турбо Паскале нельзя использовать функции, значения которых имели бы структурированный тип (запись, например), поэтому арифметика комплексных чисел реализуется четырьмя процедурами:

UNIT Cmplx;

{---------------------}

INTERFACE

{---------------------}

type complex = record 

 re, im:real

end;

Procedure AddC(x, у: complex; var z: complex) ;

Procedure SubC(x, у: complex; var z: complex) ;

Procedure MulC(x, у: complex; var z: complex) ;

Procedure DivC(x, у: complex; var z: complex) ;

const

 с : complex = (re : 0.1; im : -1);

{---------------------}

IMPLEMENTATION

{---------------------}

Procedure AddC;

begin 

 z.re := x.re + y.re;

 z.im := x.im + y. im

end {AddC};

Procedure SubC;

begin 

 z.re := x.re - y.re ;  

 z.im := x.im - y.im

end {SubC};

Procedure MulC;

begin 

 z.re := x.re*y.re - x.im*y.im;

 z.im := x.re*у.im + x.im*y.re

end {MulC};

Procedure DivC;

var 

 zz : real;

begin 

 zz := sqr(y.re) + sqr(y.im);  

 z. re := (x.re * y.re + x.im * y.im) / zz;  

 z.im := (x.re * y.im - x.im * y.re) / zz

end {DivC};

end.

Текст этого модуля следует поместить в файл CMPLX.PAS. Вы можете его откомпилировать, создав TPU-файл, после чего Вашей программе станут доступны процедуры из новой библиотеки. Например, в следующей программе осуществляются четыре арифметические операции над парой комплексных чисел.

Uses Cmplx;  

var 

 а, Ь, с : complex;  

begin 

 a.re := 1; a.im := 1;  

 b.re := 1; b.im := 2;  

 

 AddC(a, b, c);  

 WriteLn('Сложение: 'c.re:5:1, c.im:5:1,'i') ;  

 

 SubC(a, b, c) ;  

 WriteLn('Вычитание: 'с.re:5:1, с.im:5:1,'i');

 

 MulC(a, b, c);  

 WriteLn('Умножение: 'c.re:5:1, c.im:5:l,'i') ;  

 

 DivC(a, b, c);  

 WriteLn('Деление: 'c.re:5:l, с.im:5:1,'i');

end.

После объявления Uses Cmplx программе стали доступны все объекты, объявленные в интерфейсной части модуля CMPLX. При необходимости можно переопределить любой их этих объектов, как это произошло, например, с объявленной в модуле типизированной константой С. Переопределение объекта означает, что вновь объявленный объект «закрывает» ранее определенный в модуле одноименный объект. Чтобы получить доступ к «закрытому» объекту, нужно воспользоваться составным именем: перед именем объекта поставить имя модуля и точку. Например, оператор

WriteLn(cmplx.c.re:5:l, cmplx.с.im:5:1,'i');

выведет на экран содержимое «закрытой» типизированной константы из предыдущего примера.

Стандартные модули 

В Турбо Паскале имеется восемь стандартных модулей, в которых содержится большое число разнообразных типов, констант, процедур и функций. Этими модулями являются SYSTEM, DOS, CRT, PRINTER, GRAPH, OVERLAY, TURBOS и GRAPH3. Модули GRAPH, TURBOS и GRAPHS выделены в отдельные TPU-файлы, а остальные входят в состав библиотечного файла TURBO.TPL. Лишь один модуль SYSTEM подключается к любой программе автоматически, все остальные становятся доступны только после указания их имен в списке, следующем за словом USES.

Модуль SYSTEM.

В него входят все процедуры и функции стандартного Паскаля, а также встроенные процедуры и функции, которые не вошли в другие стандартные модули (например, INC, DEC, GETDIR и т.п.). Как уже отмечалось, модуль SYSTEM подключается к любой программе независимо от того, объявлен ли он в предложении USES или нет, поэтому его глобальные константы, переменные и подпрограммы считаются встроенными в Турбо Паскаль.

Модуль PRINTER.

Делает доступным вывод текстов на матричный принтер. В нем определяется файловая переменная LST типа TEXT, которая связывается с логическим устройством PRN. После подключения модуля может быть выполнена, например, такая программа:

Uses Printer;  

begin 

 writeln (LST, 'Турбо Паскаль')  

end.

Модуль CRT.

В нем сосредоточены процедуры и функции, обеспечивающие управление текстовым режимом работы экрана. С помощью входящих в модуль подпрограмм можно перемещать курсор в произвольную позицию экрана, менять цвет выводимых символов и окружающего их фона, создавать окна. Кроме того, в модуль включены также процедуры «слепого» чтения клавиатуры и управления звуком.

Модуль GRAPH.

Содержит обширный набор типов, констант, процедур и функций для управления графическим режимом работы экрана. С помощью подпрограмм, входящих в модуль GRAPH, можно создавать разнообразные графические изображения и выводить на экран текстовые надписи стандартными или разработанными программистом шрифтами. Подпрограммы модуля GRAPH после соответствующей настройки могут поддерживать различные типы аппаратных графических средств. Настройка на имеющиеся в распоряжении программиста технические средства графики осуществляется специальными программами - драйверами, которые не входят в файл GRAPH. TPU, но поставляются вместе с ним.

Модуль DOS.

В модуле собраны процедуры и функции, открывающие доступ программам к средствам дисковой операционной системы MS- DOS.

Модуль OVERLAY.

Он необходим при разработке громоздких программ с перекрытиями. Как уже говорилось, Турбо Паскаль обеспечивает создание программ, длина которых ограничивается лишь основной оперативной памятью ПК. Операционная система MS-DOS оставляет исполняемой программе около 580 Кбайт основной памяти (без учета резидентных программ и самой системы Турбо Паскаль). Память такого размера достаточна для большинства применений, тем не менее использование программ с перекрытиями  снимает это ограничение.

Два библиотечных модуля TURBO3 и GRAPHS введены для совместимости с ранней версией 3.0 системы Турбо Паскаль.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61751. Аппликация. Новогодняя открытка 15.6 KB
  Показ образца новогодней открытки: Что на ней изображено Из каких составных частей она состоит Какие цвета были использованы при изготовлении открытки Сегодня для работы нам понадобятся цветной картон цветная бумага ножницы простой карандаш клей.
61752. спользование документов письменного инструктирования на уроках производственного обучения по профессии Повар, кондитер 67.17 KB
  Исследования показали при длительности урока производственного обучения 6 часов на индивидуальную работу мастера с каждым из 25 учащихся приходится всего 810 мин.; втретьих невозможностью использовать на рабочих местах учащихся изданные в виде книг руководства для подготовки квалифицированных рабочих ряда профессий в том числе по профессии €œПовар-кондитер€. Вместе с тем необходимо отметить что несмотря на явные достоинства письменное инструктирование к сожалению пока не нашло широкого применения в практике производственного...
61753. Животные. Корова 20.46 KB
  Давайте составим портрет героини нашего урока Дети получают конверты с осколочными картинками Игра Собери картинку Скажите а для чего человек выращивает коров Что получает человек с коровы мясо молоко и крепкую кожу.
61754. Произношение и правописание слов с сочетаниями жи, ши 22.15 KB
  Цели и задачи: а обучающая: уточнить представление учащихся о звуках ж ш как твёрдых и развивать умения писать сочетания жи ши; обогащать словарный запас: б способствовать развитию речи...
61755. Корень и однокоренные слова 17.57 KB
  Пальчиковая гимнастика 2 мин А теперь давайте подготовим наши пальчики к письму. 3 Словарная работа 7 мин Молодцы а теперь открываем тетради и записываем число. Записывают слова в тетрадях и на доске вспоминают написания слов.
61756. Картина Виктора Васнецова «Богатыри» 108.93 KB
  Задачи: 1)расширять и активизировать словарь существительных и прилагательных по теме; 2)закрепление навыка грамотного построения предложений разного типа; 3)обучать составлению символического плана рассказа-описания и рассказыванию с опорой на него. Оборудование: картина «Богатыри».
61757. Окончание и основа слова 31.28 KB
  Цель: сообщить учащимся что окончание изменяемая часть слова значимая: в ней содержится грамматическое значение слова образует форму слова а не новое слово служит для связи слов в словосочетании и предложении бывает нулевым материально не выраженным звуком буквой...