Организация библиотек. Стандартные библиотечные модули и модули пользователя. Лекция 11

Понятие модуля
Библиотечный модуль это отдельно компилируемая программная единица, содержащая различные элементы раздела описаний (типы, константы, переменные, процедуры и функции) и, возможно, некоторые операторы.
Хранится модуль как в исходном, так и в откомпилированном виде (файлы с расширениями pas и tpu соответственно).
В модуле явным образом выделяется некоторая «видимая» интерфейсная часть, в которой сконцентрированы описания глобальных типов, констант и переменных, а также приводятся заголовки глобальных процедур и функций. Появление объектов в интерфейсной части делает их доступными для других модулей и основной программы. Тела процедур и функций располагаются в исполняемой части модуля, которая может быть скрыта от пользователя.

По ходу работы любой программист обычно накапливает для себя целую коллекцию таких полезных модулей — свою личную библиотеку, это позволяет ему писать гораздо меньше кода для новых программ, ведь он может многократно использовать свои старые разработки.
В этом и заключается один из наиболее фундаментальных принципов современного программирования — принцип модульности.

На практике реализация принципа модульности предполагает выполнение двух условий:
при разработке программы необходимо выделять подпрограммы таким образом, чтобы можно было воспользоваться уже имеющимися модулями;
если в личной библиотеке программиста не находится подходящих подпрограмм для решения какой-либо задачи, то разработку новых процедур или функций следует выполнять таким образом, чтобы полученные модули можно было использовать в качестве составных частей для решения других задач.
Таким образом, принцип модульности отлично дополняет структурный подход к разработке программ, позволяя многократно использовать разработанные и отлаженные модули.

Преимущества модульного программирования
Благодаря использованию модулей можно многократно использовать свои старые разработки.
Модули, в отличие от процедур и функций, включаемых в исходный код программы, могут храниться на диске в откомпилированном виде. В этом случае процесс подготовки программы к выполнению займет меньше времени, т. к. компилироваться будет только основная программа, а код из модулей будет подключаться на этапе компоновки.
Еще одно немаловажное обстоятельство — при разработке больших программ отдельные модули могут разрабатываться различными программистами, т. к. это относительно автономные программные единицы.
Для языка Pascal уже накоплено большое количество модулей. Это стандартные модули.

Структура модуля
UNIT ИмяМодуля;
INTERFACE
{интерфейсная часть}
IMPLEMENTATION
{исполняемая часть}
BEGIN
{инициирующая часть}
END.
Заголовок и интерфейсная часть задают название модуля и перечисление всех программных элементов, которые предоставляет данный модуль. Программный код располагается в исполняемой части, иногда в инициирующей части.

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 другим модулям. При объявлении глобальных подпрограмм в интерфейсной части указывается только их заголовок.
interface
function sign(x:real):integer;
function minusvst(n:integer):integer;

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 т.д.
Описанию подпрограммы, объявленной в интерфейсной части модуля, в исполняемой части должен предшествовать заголовок, в котором можно опускать список формальных параметров (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 результата, он должен совпадать с заголовком, объявленным в интерфейсной части, например:

implementation
function sign;
begin
if x>0 then sign:=1
else if x<0 then sign:=-1
else sign:=0;
end;
function minusvst(n:integer):integer;
begin
if n mod 2=0 then minusvst:=1
else minusvst:=-1;
end;

Инициирующая часть завершает модуль. Она может отсутствовать вместе с начинающим ее словом BEGIN или быть пустой (лучше так не делать!).
End.
В инициирующей части размещаются исполняемые операторы, содержащие некоторый фрагмент программы. Это операторы передачи управления основной программе и обычно используются для подготовки ее работы. Например, в них могут инициироваться переменные, открываться нужные файлы и т.п.
Для того, чтобы подключить модуль к программе необходимо в разделе описания модулей записать его имя, если необходимо подключить несколько модулей, то их имена указываются через запятую.
uses raznoe;

Запишем модуль целиком и программу, его использующую.
unit raznoe;
interface
function sign(x:real):integer;
function minusvst(n:integer):integer;
implementation
function sign(x:real):integer;
begin
if x>0 then sign:=1
else if x<0 then sign:=-1
else sign:=0;
end;
function minusvst(n:integer):integer;
begin

if n mod 2=0 then minusvst:=1
else minusvst:=-1;
end;
end.
Program uuu;
uses raznoe;
var x:real; k,s:integer;
begin
writeln ('Vvedite x,n');
readln (x,n);
S:=sign(x);
K:=minusvst(n);
writeln(s:5,k:5);
readln; end.

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, TURBО3 и GRAPH3.
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 Паскаля PRINTER делает доступным вывод текстов на принтер.
Модуль Паскаля CRT. В нем сосредоточены процедуры и функции, обеспечивающие управление текстовым режимом работы экрана. С его помощью можно перемещать курсор в любую точку экрана, менять цвет выводимых символов и фона, создавать окна. Кроме того, в данный модуль включены также процедуры «слепого» чтения клавиатуры и управления звуком.

Модуль Паскаля GRAPH . Содержит набор типов, констант, процедур и функций для управления графическим режимом работы экрана. Этот модуль позволяет создавать различные графические изображения.
Модуль Паскаля DOS . В модуле собраны процедуры и функции, открывающие доступ к средствам операционной системы MS - DOS .
Модуль Паскаля OVERLAY . Данный модуль необходим при разработке громоздких программ с перекрытиями. Турбо Паскаль обеспечивает создание программ, длина которых ограничивается лишь основной оперативной памятью. Операционная система MS - DOS оставляет программе около 580 Кбайт основной памяти, использование программ с перекрытиями снимает это ограничение.
Модули Паскаля TURBO 3 и GRAPH 3 введены для обеспечения совместимости с ранней версией системы Турбо Паскаль.

Область видимости
Глобальные переменные, описанные в исполняемой части модуля, являются на самом деле не глобальными, а статическими переменными. Они видимы только во всех подпрограммах данного модуля, но недоступны основной программе.
Переменные, объявленными в интерфейсной части модуля — полноценные глобальные переменные, имеющие глобальную видимость и время жизни. Они располагаются в той же области памяти, где и глобальные переменные программы, и используются без всякого предварительного описания.

Если и в модуле, и в программе, к которой подключен модуль, объявить переменные или другие объекты с одинаковыми именами, то соответствующий объект из модуля станет невидим программе. Для обращения к объекту из модуля можно воспользоваться составным именем ИмяМодуля.ИмяОбъекта.
Глобальные переменные основной программы нельзя использовать в модулях, которые к ней подключены.