Подпрограммы

Виды параметров

До сих пор мы видели, что Ада - это язык, ориентированный на безопасность. Существует много механизмов реализации этого принципа, но два важных момента заключаются в следующем:

Ада позволяет пользователю как можно более точно указать ожидаемое поведение программы, чтобы компилятор мог предупреждать или отклонять при обнаружении несоответствия.
Ада предоставляет множество методов для достижения общности и гибкости указателей и динамического управления памятью, но без недостатков последнего (таких как утечка памяти и висячие ссылки).

Виды параметров - это возможность, которая помогает воплотить эти два момента на практике. Параметр подпрограммы может быть одного из следующих видов:

`in`	Параметр может быть только считан, но не записан
`out`	Параметр можно записать, а затем прочитать
`in out`	Параметр может быть, как считан, так и записан

По умолчанию вид параметра будет in; до сих пор большинство примеров использовали параметры вида in.

Исторически

Функции и процедуры изначально были более разными по философии. До Ада 2012 функции могли принимать только «входящие» (in) параметры.

Вызов процедуры

Параметры in

Первый вид параметра - это тот, который мы неявно использовали до сих пор. Параметры этого вида нельзя изменить, поэтому следующая программа вызовет ошибку:

procedure Swap (A, B : Integer) is Tmp : Integer; begin Tmp := A; -- Error: assignment to "in" mode -- parameter not allowed A := B; -- Error: assignment to "in" mode -- parameter not allowed B := Tmp; end Swap;

Тот факт, что это вид используется по умолчанию, сам по себе очень важен. Это означает, что параметр не будет изменен, если вы явно не укажете ему другой вид, для которого разрешено изменение.

Параметры in out

Для исправления кода, приведенного выше, можно использовать параметр in out .

with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; procedure In_Out_Params is procedure Swap (A, B : in out Integer) is Tmp : Integer; begin Tmp := A; A := B; B := Tmp; end Swap; A : Integer := 12; B : Integer := 44; begin Swap (A, B); -- Prints 44 Put_Line (Integer'Image (A)); end In_Out_Params;

Параметр in out обеспечивает доступ для чтения и записи к объекту, переданному в качестве параметра, поэтому в приведенном выше примере видно, что значение A изменяется после вызова функции Swap.

Attention

В то время как параметры in out немного похожи на ссылки в C++ или обычные параметры в Java, которые передаются по ссылке, стандарт языка Ада не требует передачи параметров in out "по ссылке", за исключением определенных категорий типов, как будет объяснено позже.

В общем, лучше думать о видах параметров как о более высоком уровне, чем о семантике «по значению» или «по ссылке». Для компилятора это означает, что массив, передаваемый в качестве параметра in, может передаваться по ссылке, поскольку это более эффективено (что ничего не меняет для пользователя, поскольку параметр не может быть назначен). Однако параметр дискретного типа всегда будет передаваться копией, независимо от его вида (ведь так более эффективено на большинстве архитектур).

Параметры out

Вид «out» применяется, когда подпрограмме необходимо выполнить запись в параметр, который может быть не инициализирован в момент вызова. Чтение значения выходного параметра разрешено, но оно должно выполняться только после того, как подпрограмма присвоила значение параметру. Параметры out немного похожи на возвращаемые значения функций. Когда подпрограмма возвращается, фактический параметр (переменная) будет иметь значение параметра в точке возврата.

На других языках

Ада не имеет конструкции кортежа и не позволяет возвращать несколько значений из подпрограммы (за исключением объявления полноценного типа записи). Следовательно, способ вернуть несколько значений из подпрограммы состоит в использовании параметров out.

Например, процедура считывания целых чисел из сети может иметь одну из следующих спецификаций:

procedure Read_Int
   (Stream  :     Network_Stream;
    Success : out Boolean;
    Result  : out Integer);

function Read_Int
   (Stream :     Network_Stream;
    Result : out Integer) return Boolean;

При чтении переменной out до записью в нее в идеале должна возникать ошибка, но, если бы было введено такое правило, то это бы привело либо к неэффективным проверкам во время выполнения, либо к очень сложным правилам во время компиляции. Таким образом, с точки зрения пользователя параметр out действует как неинициализированная в момент вызова подпрограммы переменная.

В наборе инструментов GNAT

GNAT обнаружит простые случаи неправильного использования параметров out. Например, компилятор выдаст предупреждение для следующей программы:

procedure Outp is procedure Foo (A : out Integer) is B : Integer := A; -- ^ Warning on reference -- to uninitialized A begin A := B; end Foo; begin null; end Outp;

Предварительное объявление подпрограмм

Как мы видели ранее, подпрограмма может быть объявлена без полного определения. Это возможно в целом и может быть полезно, если вам нужно, чтобы подпрограммы были взаимно рекурсивными, как в примере ниже:

procedure Mutually_Recursive_Subprograms is procedure Compute_A (V : Natural); -- Forward declaration of Compute_A procedure Compute_B (V : Natural) is begin if V > 5 then Compute_A (V - 1); -- Call to Compute_A end if; end Compute_B; procedure Compute_A (V : Natural) is begin if V > 2 then Compute_B (V - 1); -- Call to Compute_B end if; end Compute_A; begin Compute_A (15); end Mutually_Recursive_Subprograms;

Переименование

Подпрограммы можно переименовать, используя ключевое слово renames и объявив новое имя для подпрограммы:

procedure New_Proc renames Original_Proc;

Это может быть полезно, например, для улучшения читаемости вашей программы, когда вы используете код из внешних источников, который нельзя изменить в вашей системе. Давайте посмотрим на пример:

procedure A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed (A_Message : String);

with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; procedure A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed (A_Message : String) is begin Put_Line (A_Message); end A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed;

Как следует из названия процедуры, мы не можем изменить его. Однако мы можем переименовать процедуру во что-то вроде Show в нашем тестовом приложении и использовать это более короткое имя. Обратите внимание, что мы также должны объявить все параметры исходной подпрограммы, но мы можем именовать их по другому при объявлении. Например:

with A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed; procedure Show_Renaming is procedure Show (S : String) renames A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed; begin Show ("Hello World!"); end Show_Renaming;

Обратите внимание, что исходное имя (A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed) по-прежнему остается доступно после объявления процедуры Show.

Можно также переименовать подпрограммы из стандартной библиотеки. Например, можно переименовать Integer'Image в Img:

with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; procedure Show_Image_Renaming is function Img (I : Integer) return String renames Integer'Image; begin Put_Line (Img (2)); Put_Line (Img (3)); end Show_Image_Renaming;

Переименование также позволяет вводить выражения по умолчанию, которые не были указаны в исходном объявлении. Например, можно задать "Hello World!" в качестве значения по умолчанию для параметра String процедуры Show:

with A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed;

procedure Show_Renaming_Defaults is

   procedure Show (S : String := "Hello World!")
     renames
       A_Procedure_With_Very_Long_Name_That_Cannot_Be_Changed;

begin
   Show;
end Show_Renaming_Defaults;

Подпрограммы