13.1. Funktionen & Prozeduren mit Parameterübergabe

Letztmalig dran rumgefummelt: 06.06.12 21:46:21

	Durch Unterprogamme (Subroutinen) wird unter einem Namen etwas getan oder durch einen entsprechenden Algorithmus Werte ermittelt, die dann vom aufrufenden Programm abgefordert werden können (vermittelt durch einen Referenz- oder Übergabeparameter). Die zu bearbeitenden aktuellen Werte gehen in das Unterprogramm ein, welches den Algorithmus zu deren Verarbeitung enthält. Alle Unterprogramme haben ihren eigentlichen Sinn im mehrfachen Zurverfügungstellen häufig benötigter Programmteile an verschiedenen Stellen des Programmes. Sie können somit theoretisch unendlich viele Male im Programm aufgerufen werden und erledigen immer die gleiche Operation. Später wurden sie zur Grundlage des modularen Aufbaus von Programmen sowie des Konzepts der objektorientierten Programmierung. Das Prinzip der Rekursion und des Verlassens von Programmen macht es sogar möglich, daß sich Unterprogramme selbst mehrfach aufrufen können. Jede Funktion lässt sich als Prozedur umschreiben, aber nicht jede Prozedur als Funktion! Unterprogramme in Turbo-PASCAL werden unterschieden nach PROCEDURE (Prozeduren), bzw. FUNCTION (Funktionen) die Kennung der Formalparameter sollte mit dem Schlüssel f_variable erfolgen und so benannt werden, wie sie im aufrufenden Programm verwendet wird mehr als ein formaler Parameter gleichen Typs durch Komma getrennt, verschiedene Typen nach der Typdeklaration durch jeweils Semikolon unterschieden, angeben die Prozedur muss mit BEGIN eingeleitet und mit END; abgeschlossen werden eigene Variable und Konstante können innerhalb der Prozedur lokal vereinabrt werden, d. h. sie gelten unter diesem Namen nur innerhalb der Funktion UP's sind in sich geschlossene logische Einheiten, welche auch separat abgearbeitet werden können (Testphase!) Algorithmen, die mehr als einmal benötigt werden, schreibt man als Prozedur - schon um Quelltextzeilen zu sparen, die ja sonst mehrfach erstellt werden müssten Prozeduren dürfen auch selbst Prozeduren rufen, jedoch muss die gerufene dann physisch (im Quelltext) vor der rufenden Prozedur stehen die gesamte Prozedur wird unter ihrem Namen mit all ihren Algorithmen zur Verfügung gestellt sie kann logisch eigenständig getestet werden, ersetzen Sie dazu PROCEDURE durch PROGRAM und deklarieren vorübergehend die Übergabeparameter lokal der Prozedurname identifiziert das Unterprogramm, muss also zur Verfügung stehen und darf sich nicht wiederholen (auch nicht im Programmnamen oder Bezeichnern im Vereinbarungsteil) es kann auf alle im Deklarationsteil des Hauptprogrammes vereinbarten Bezeichner (Variable, Konstante) zurückgegriffen werden vergessen Sie nicht das Semikolon nach END kommentieren Sie ihre Prozeduren wie das Hauptprogramm, geben Sie zusätzlich nach dem Programmnamen einen kurzen Hinweis zum Leistungsumfang der Prozedur als aktuelle Parameter können Sie in Prozeduren, welche Werteparameter übernehmen, auch Zahlen (jedoch typgerecht!) übergeben; dies geht nicht bei Prozeduren, die mit Referenzen arbeiten - hier muss eine Variable als aktueller Parameter notiert werden (das System hat sonst keine Möglichkeit, das Ergebnis zurückzuschreiben!)
	0. Unterprogramme - Gültigkeitsbereiche von Deklarationen 1. Prozeduren 2. Funktionen 3. Formale Parameter 4. Aktuelle und/oder Übergabeparameter 5. Call by Value 6. Call by References 7. Verwandte Themen
	die Informatikseiten Logo für die Funktionen & Prozeduren mit Parameterübergabe Informatik-Profi-Wissen
	Quellen: Lehr- und Übungsbuch Informatik Band 1 - 5 Seite ??? Technische und Theoretische Informatik  Seite ???
	Prozeduren und Funktionen sind an und für sich nichts Neues für den geübten Programmierer - zumal nicht in Delphi. Als vordefinierte Funktionen sowie Ereignisprozeduren sind sie ständig präsent. Wie aber funktioniert alles genau und welche Konsequenzen hat ihre Verwendung in rekursiven Datenstrukturen? Dies ist nunmehr an dieser Stelle abzuklären.

0. Unterprogramme - Gültigkeitsbereiche von Deklarationen

	Unterprogramme - also Subroutines sind Bestandteile eines Programmes, welche, ähnlich Zyklen, mehrfach "aufgerufen" werden können - das Konzept mancher Programmiersysteme (wie z. B. Delphi) nutzt diese auch mit nur einem Aufruf - und das lohnt sich laufzeittechnisch. Der Unterschied zu Zyklen liegt genau darin, dass jeweils verschiedene Parameter verarbeitet werden können, was mit einer Schleife so nicht möglich ist. Die hoch spezialisierten Software-Entwicklungssysteme wie C ++ und PASCAL unterstützen die Trennung in PROZEDUREN und FUNKTIONEN und unterscheiden diese sehr wohl!!! Nicht alle innerhalb eines Programms verwendeten Vereinbarungen sind auch überall bekannt und somit gültig. Unterschieden werden  lokale und globale Deklarationen - dies hat Konsequenzen auch für die Bezeichner, denn die Namen lokaler Größen dürfen in verschiedenen Subroutinen prinzipiell auch mehrfach vorkommen und sind trotzdem eigenständige Größe.
	Stack-Operationen Allgemeines Interrupschema LC-80 Interruptsystem Allgemeines Interrupschema Beispiel für eine Interruptkaskade beim Z80-Prozessorsystem
	... es gilt der alte Lehrsatz: ... deklariere so lokal wie möglich und so global wie notwendig - jede Großzügigkeit hierin rächt sich im logischen Programmlauf!!!
	Lokale Vereinbarungen haben nur innerhalb einer Verwaltungseinheit Gültigkeit und dürfen mit gleichem Namen in anderen Verwaltungseinheiten deklariert werden - sie sind dort auch etwas anderes
	die FORWARD-Deklaration

1. Prozeduren

	Alle in sich logisch selbständig arbeitenden Programmelemente sollten als solche Prozeduren vereinbart werden. Das bringt den Vorteil, dass sie sicher getestet werden und leicht in das Hauptprogramm einbindbar sind. Wird eine solche Prozedur einmal nicht benötigt, braucht sie nur im Aufruf des Hauptprogrammes gestrichen zu werden. Zusätzlich lässt sich mit wenig Aufwand bei Bedarf der Speicheraufwand senken, denn fertige Prozeduren sind sofort in UNIT's oder INCLUDE-Files konvertierbar.
	Prozeduren können mehrere Werte aus einer rufenden Struktur übernehmen und auch mehrere solcher Parameter zurückgeben (das macht natürlich nur dann Sinn, wenn die zugehörigen Parameter auch als Referenzen deklariert wurden
	Prozeduraufruf mit Werteparametern

2. Funktionen

	Hierbei wird unter einem Namen ein Wert berechnet oder durch einen entsprechenden Algorithmus ermittelt, der dann unter diesem Namen vom aufrufenden Programm abgefordert werden kann (vermittelt durch einen Werteparameter - das ist in diesem Falle der Name der Funktion selbst!). Die zu verrechnenden aktuellen Werte gehen in die Funktion ein, welche den Algorithmus zu deren Verarbeitung enthält. Die Ergebnisse können nur einer Variablen des übergeordneten Programmes, vermittelt durch den Namen der Funktion, zugeordnet werden. Sie stehen nicht als eigenständige Anweisungsfolge zur Verfügung (stehen also im rufenden Programm niemals allein auf einer Zeile!) sondern bilden einen Ausdruck, der faktisch in einer Variablen (nämlich dem Funktionsnamen) ein Ergebnis ermittelt und dies als Wert übergeben kann, bzw. wird über WRITELN(funktionsname) der aktuelle Inhalt des wie eine Variable gehandhabten Funktionsnamen ausgegeben.
	Deklaration einer Funktion FUNCTION funktionsname (formalparameterliste:typ):ergebnistyp;   {kommentar der function}   VAR   lokalvariable:typ;   BEGIN{begin of function funktionsname}    anweisungsteil;    funktionsname:=ausdruck; END;{end of function funktionsname}
	Aufruf einer Funktion variable:=functionsname(parameterliste);{call functionsfunktionsname}
	Besonderheiten einer Funktion typischerweise sind die formalen Berechnungs-Parameter einer Funktion als Value getypt - sie selbst erfahren keine Änderung, folgerichtig müssen sie nicht zurück gegeben werden (sie sind per Aufruf eindeutig bekannt) wird via Delphi auf Komponenten einer übergeordneten Struktur zugegriffen, so müssen auch diese als getypte "T"-Referenc-Komponenten mit übergeben werden (die Beispiele machen dies deutlich) eine Funktion deklariert ihren Namen automatisch als global bekannte Variable mit Belegung 0 oder "leer" es muss innerhalb des Funktionskörpers eine Zuweisungsoperation auf den Funktionsnamen geben, fehlt diese, so wird ein leerer Wert zurück gegeben die Reihenfolge der Übergabeparameter muss konsequent eingehalten werden, da sie in ihrer Folge auf die formalen Parameter der Funktion geschrieben werden eine Funktion soll Übergabeparameter enthalten (sie muss dies aber nicht prinzipiell) - sie kann ansonsten auch anders programmiert werden Parameter sollten durch Funktionen nicht verändert werden (obwohl das möglich ist) - das ist Prozeduren vorbehalten eigene Variable und Konstante können innerhalb der Funktion lokal vereinbart werden, d. h. sie gelten unter diesem Namen nur innerhalb der Funktion strukturierte Datentypen können prinzipiell auch als Funktionswert dienen - sie müssen dann allerdings "getypt" sein
	Beispiel einer Funktionsanwendung PROGRAM negation_einer_zahl (INPUT,OUTPUT);   USES   WINCRT;   VAR   umzuwandelnde_zahl:REAL;{einzulesende Variable}   ergebnis:REAL;{ist Ergebnisvariable im Programm}   FUNTION negation (up_umzuwandelnde_zahl:REAL):REAL; {Ein- und Ausgabewert sind vom Typ REAL}   {übernimmt einen Wert aus dem Hauptprogramm,  übergibt den negierten Wert an das Hauptprogramm}   BEGIN{begin of function negation}   IF up_umzuwandelnde_zahl>0   THEN betrag:=-up_umzuwandelnde_zahl   ELSE betrag:=-up_umzuwandelnde_zahl;   negation:=betrag; END;{end of function negation}   BEGIN{begin main routine}   READLN(umzuwandelnde_zahl);   ergebnis:=negation(umzuwandelnde_zahl);{callfunctionnegation}   WRITELN('Ihre negierte Zahl ist: ',ergebnis,' !'); END.{end of program}
	Funktionsaufruf mit Zugriff auf ein Formular

3. Formale Parameter

Sie bilden die Stellvertreter der zu übergebenden Parameter innerhalb der Subroutine. Sie sind in jedem Falle lokale Deklarationen und können als Werte- oder Referenzparameter inintialisiert werden. Referenzen sind in jedem Falle speicheroptimaler, da keine neuen Speicherbreiche reserviert werden müssen, was insbesondere bei Übergabe von Arrays und/oder Objekten folgenreich sein kann, wenn diese groß sind.

beiden ist aber das Prinzip des rekursiven Abstiegs und nachfolgenden rekursiven Aufstiegs gemein

4. Aktuelle und/oder Übergabeparameter

	Sie bilden die aktuellen Werte, welche an eine zu rufende Struktur aus einer übergordneten Einheit heraus mit gegeben werden. Sie sind genau diejenigen Daten, welche von einer zu rufenden Einheit verarbeitet werden sollen.

5. Call by Value

	In diesem Falle baut die zu rufende Stuktur eine neue lokale Deklaration auf, welche nur solange instanziert wird, wie diejenige Struktur selbst aktiv ist - danach wird sie automatisch wieder frei gegeben, was auch für den zugehörigen Speicherplatz gilt. Das bedeutet aber auch, dass Veränderungen dieser Parameter nach Austritt aus der Subroutine verloren gehen.

6. Call by References

	In einem Ast wird gerechnet, im anderen mit veränderten Argument nur die Funktion oder Prozedur bis zu Abbruchbedingung selbst aufgerufen. Ob im ausfsteigenden oder absteigenden Ast gerechnet wird, hängt von der physischen Stelle des Unterprogrammaufrufes auf sich selbst ab (Anfang oder Ende).

7. Verwandte Themen

	Das Vorangestellte hilft wirtschaften, löst jedoch kein einziges Problem (allerdings ohne Beachtung der Worst-Case-Strategien wird man auch nicht erfolgreich Software entwickeln und/oder informatische Projekte realisieren können). Deshalb nunmehr das, was wirklich Arbeiten hilft.
	Datentypen Zahlensysteme HEX-Zahlen
	Worst-Case-Denken Algorithmentheorie Komplexität, Mächtigkeit und Aufwand Praktische Elementaralgorithmen Lösbarkeit und Problemlösungsstrategien Zufall und Computer Graphentheorie Petri-Netze Rekursion
	Informationsbegriff Logo für die Signale Nachrichten Wissen Systembegriff Modellbegriff Simulation Denken und Sprache Zahlen, Daten und Datentypen Gegenläufigkeit und Verklemmung Pattern-Matching

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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha

© Frank Rost im September 2007