Universidade Federal Rural de Pernambuco
Departamento de Estatística e Informática
Subprogramas
Prof. Gláucya Carreiro Boechat
[email protected]
Paradigmas de Linguagem de Programação
Características Fundamentais dos Subprogramas
„
Subprogramas
‰
Unidade de programação para construção de
programas.
„
„
int somar(int param1, int param2) { return param1 + param2; }
Características Fundamentais do Subprogramas :
‰
‰
‰
Possuem um único ponto de entrada;
O chamador (invocador) tem sua execução suspensa
durante a execução do subprograma chamado;
Quando a execução do subprograma é finalizada o
controle sempre retorna ao “chamador”.
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Definições Básicas
„
Subprograma
‰
„
Descreve um grupo de instruções arranjadas de
forma lógica, que executem uma ação bem
definida;
Chamada de subprograma
‰
solicitação explicita para executar o subprograma
„
„
O subprograma é ativo quando iniciou sua execução,
mas ainda não a concluiu.
Tipos Fundamentais de Subprogramas
‰
‰
Procedimentos
Funções
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3
Definições Básicas
„
Cabeçalho do subprograma (declaração ou
definição)
‰
primeira linha de sua definição, incluindo
„
„
nome, tipo do subprograma e parâmetros formais
Exemplos
‰
FORTRAN
„
‰
ADA
„
‰
SUBROUTINE SOMADORA (parâmetros)
procedure SOMADORA (parâmetros)
C
„
void somadora(parâmetros)
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4
Definições Básicas
„
perfil dos parâmetros de um subprograma
‰
é a lista de parâmetros formais, incluindo:
„
„
número, ordem e seus tipos
Protocolo de um subprograma
‰
É seu perfil de parâmetros, e no caso de função, o tipo
de retorno
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5
Parâmetros
„
Existem duas maneiras pelas quais um
subprograma pode ganhar acesso aos dados que
deve processar
‰
Acesso direto a variáveis não-locais
„
‰
„
Declarada em outro local, mas visíveis no subprograma
Ou pela passagem de parâmetros
Tipos de parâmetros
‰
‰
‰
‰
Parâmetro formal
Parâmetro real
Parâmetro posicional
Parâmetro de palavra-chave
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6
Parâmetros
„
Parâmetro formal
‰
‰
‰
variável fictícia listada no cabeçalho do
subprograma
usada no subprograma (na sua definição ou
corpo do subprograma)
Exemplo
Funcao Media( X, Y : real) : real
Início
retorne (X + Y) / 2;
Fim;
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7
Parâmetros
„
Parâmetro real (ou atual)
‰
‰
Representa o valor (ou endereço) das variáveis
ou constantes usadas na chamada do
subprograma
Exemplo
„
Z ← Media(8,7);
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Nomenclatura dos parâmetros
„
Parâmetros
‰
‰
reais: chamadora;
fomais: subrotina.
Procedure Troca (var A,B: real);
…
Troca ( x,y );
…
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Parâmetros
„
Parâmetro de Palavra-Chave (ou nomeado)
‰
‰
O nome do parâmetro formal ao qual deseja-se
vincular o parâmetro real é especificado junto
com o parâmetro real
Parâmetros podem aparecer em qualquer ordem
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Exemplos de Parâmetro de Palavra-chave
„
ADA
„
function CALC_PAGAMENTO(
RENDA : FLOAT; ISENCOES :
INTEGER := 1;
TARIFA_IMPOSTO : FLOAT)
return FLOAT;
…
Chamada
PAGAMENTO :=
CALC_PAGAMENTO(200.0,
TARIFA_IMPOSTO => 0.2);
C
float calculo_pagamento( float renda,
float tarifa_imposto, int isencoes = 1)
…
Chamada
pagamento = calculo_pagamento(
200.0, 0.2) ;
Quando insencoes for ausente, o
valor 1 é usado
Quando insencoes for ausente,
o valor 1 é usado
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Procedimentos e Funções
„
Categorias de Subprogramas:
‰
Procedimentos
„
„
‰
São coleções de instruções que definem computações
parametrizadas
Podem produzir resultados para chamador se houver houver
variáveis que esteja visivel tanto para o procedimento como
quem fez a chamada
Funções
„
„
lembram estruturalmente os procedimentos,
Mas geralmente são modelas em funções matemática
‰
‰
O valor produzido pela execução da função é retornado ao
Chamador
Substituindo efetivamente a própria chamada
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Exemplo de Procedimento e Função (Pascal)
program subalgoritmos;
var a,b:integer;
procedure troca(VAR x,y : integer);
var aux: integer;
begin
aux := x ; x := y ; y := aux;
end;
function quadrado(n :integer):integer;
var cont :integer;
begin
cont := n * n;
quadrado := cont; (*retorno da função é definido nesta linha*)
end
begin (*programa principal*)
a:= 4; b := 2;
troca(a,b);
b := quadrado(a);
end.
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Questões de projeto
„
„
„
„
Quais métodos de passagem de parâmetros
são usados?
As variáveis locais são alocadas
estaticamente ou dinamicamente?
Definições de subprogramas podem
aparecer em outras definições de
subprogramas?
Subprogramas podem ser sobrecarregados?
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14
Ambientes de Referências Locais
„
Variáveis locais são variáveis que são definidas
dentro de um subprograma, e geralmente têm o
mesmo escopo do subprograma.
„
Implementação de variáveis locais
‰
Variáveis locais podem ser dinâmicas na pilha
„
Vantagens
‰
„
Permite recursividade, Locais de armazenamento podem ser
compartilhados entre subprogramas
Devantagens
‰
‰
‰
Alocação/desalocação, tempo de inicialização
Endereçamento indireto
Subprogramas não podem ser sensíveis à história
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15
Ambientes de Referências Locais
„
Variáveis locais podem ser estáticas
‰
‰
‰
Mais eficiente
Sem overhead em tempo de execução
Não suportam recursão
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16
Ambientes de Referências Locais
„
Linguagens que permitem ambiente estático:
‰
‰
‰
„
COBOL, muitas versões de FORTRAN, opção
especial em PL/I e Algol.
FORTRAN 77 e 90 – Quase sempre são alocações
estáticas (pode haver alocação dinâmica Pilha).
C - Por omissão é dinâmico de pilha mas variáveis
podem ter atributo static;
Linguagens que permitem ambiente de Pilha
dinâmica:
‰
C/C++, Pascal, Ada, Lisp, APL, SNOBOL, etc.
„
É a situação geral de linguagens estruturadas
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17
Métodos de Passagem de Parâmetros
„
Maneiras os parâmetros são transmitidos
para subprogramas chamado.
„
Modelos de Passagem de Parâmetros:
‰
‰
‰
‰
Passagem por valor
Passagem por resultado
Passagem por valor-resultado
Passagem por referência
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18
Modelos de passagem de parâmetros
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Passagem por valor (Modo de Entrada)
„
O valor do parâmetro real é usado para inicializar o
parâmetro formal correspondente
‰
‰
Cópia física - o parâmetro atual é avaliado e
inicializa o parâmetro formal
Se transmitido por Referência
„
Será necessario proteger o parâmetro contra escrita pelo
subprograma chamado
‰
‰
seu valor
C++ oferece um metodo efitivo de impor proteção contra a escrita
em parâmetros passados por valor.
Desvantagens
„
Desperdicio de memoria
‰
Ex. Duplicação de array
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Passagem por resultado (Modo de Saída)
„
„
„
„
Valores do subprograma são transmitidos de volta
para o invocador;
Geralmente é utilizado Passagem por Valor;
O parâmetro formal correspondente age como uma
variável local
Desvantagens
‰
‰
Tempo e espaço de memória (Passagem por Valor);
Colisão de parâmetros Reais:
„
sub(p1, p1)
‰
Qualquer um dos dois que seja atribuído por último ao seu
parâmetro real correspondente irá se tornar o valor de p1
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21
Passagem por valor-resultado
(Modo Entrada/Saída)
„
Uma combinação da passagem por valor com
passagem por resultado
‰
Também conhecida por passagem por cópia
„
„
‰
Parâmetro real é copiado para o parâmetro formal na
entrada do subprograma
E depois é copiado de volta na finalização do
subprograma
Desvantagens
„
„
Todas as de passagem por resultado
Todas as de passagem por valor
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Passagem por Referência
(Modo Entrada/Saída)
„
Transmiti o caminho de acesso (endereço)
‰
Processo de passagem é eficiente
„
„
Sem cópia e sem armazenamento duplicado
Desvantagens
‰
Acesso mais lento aos parâmetros formais
(comparado com passagem por valor)
Colisão
‰
Exemplo Linguagem C
‰
„
void fun(int *primeiro, int *segundo)
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Passagem por Referência
(Modo Entrada/Saída)
„
Problema de Colisão
„
Qual o resultado final da variável Total ?
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24
Métodos de passagem de parâmetros das
principais linguagens
„
Fortran
‰
‰
‰
„
C
‰
‰
„
Utiliza Modo Entrada/Saída
Antes do Fortran 77 - passagem por referência
Fortran 77 e depois - variáveis escalares são freqüentemente
passadas por valor-resultado
Passagem por valor
Passagem por referência quando os parâmetros são ponteiros
Java
‰
‰
Todos os parâmetros são passados por valor
Parâmetros de objeto são passados por referência
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Métodos de passagem de parâmetros das
principais linguagens
„
Ada
‰
‰
‰
Três modos semânticos: Entrada, Saída, Entrada/Saída;
Modo Entrada é o modo padrão
Parâmetros formais
„
„
„
„
C++
‰
„
declarados out podem ser alterados mas não referenciados
declarados in podem ser referenciados mas não alterados
in out podem ser referenciados e alterados
Passagem por referência
C#
‰
‰
Método padrão: passagem por valor
Passagem por referência é especificado
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Parâmetros que são nomes de subprogramas
„
Em algumas situações é mais conveniente
manipular nomes de subprogramas puderem ser
enviados como parâmetros a outros subprogramas
‰
Pode ocorrer quando um subprograma precisa avaliar uma
função matemática
„
Exemplo
Procedure fun1 ( a, b : real; fun2(x : real) : real);
var x : integer;
begin
x := 1;
sub2 (x);
end
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Parâmetros que são nomes de subprogramas
„
C e C++
‰
„
funções não podem ser passadas como
parâmetros, mas ponteiros para funções podem
ser passados
Versões antigas de Pascal e de Ada não
permitem subprogramas como parâmetros
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Subprogramas Sobrecarregados
„
Subprograma Sobrecarregado
‰
‰
‰
é um subprograma que possui o mesmo nome de outro
subprograma
no mesmo ambiente de referência (escopo),
com significados diferentes
„
C++, Java, C# e Ada possuem subprogramas
sobrecarregados predefinidos
„
Ada, Java, C++ e C# permitem que usuários
escrevam múltiplas versões de subprogramas com
o mesmo nome
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29
Subprogramas Sobrecarregados
„
Exemplo C++
int maximo(int x, int y)
{
return x>y ? x : y;
}
double maximo(double x, double y)
{
return x>y ? x : y;
}
int maximo(int x, int y, int w, int z)
{
return maximo(maximo(x,y),maximo(y,z));
}
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