56.  Podprogramy. Przekazywanie parametrów podprogramu. 

 

Podprogram

 (inaczej funkcja lub procedura) - termin związany z programowaniem 

proceduralnym.  Podprogram  to  wydzielona  część  programu  wykonująca  jakieś 
operacje.  Według  „Słownika  informatycznego”  podprogram  to  wydzielony  logicznie 
fragment programu, realizujący określone zadanie. 
 
 

Jedną  z  zasad  praktyki  dobrego  programowania  jest  modularność  kodu, 

oznaczająca,  że  różne  części  programu  są  w  miarę  możliwości  wyodrębnione  i 
niezależne  od  siebie.  Podprogramy  stosuje  się,  aby  uprościć  program  główny  i 
zwiększyć  czytelność  kodu.  Bez  względu  na  wykorzystywane  przez  program 
podprogramy, realizacja programu zawsze rozpoczyna się od programu głównego. 
O  podprogramie  można  myśleć  jako  o  osobnym  programie,  który  może  zostać 
uaktywniony  (wywołany)  w  odpowiednim  momencie.  Jest  niezależny  od  programu 
głównego  i  nic  nie  wie  o  zmiennych  przez  ten  program  wykorzystywanych.  I 
odwrotnie,  program  główny  nic  nie  wie  o  zmiennych  wykorzystywanych  przez 
podprogram.  Pomimo  tej  niezależności  i  autonomii  podprogram  jest  jednostką 
niesamodzielną i może być uaktywniony tylko przez segment nadrzędny. Podprogramy 
umożliwiają  wydzielenie  określonego  ciągu  instrukcji  i  nadanie  im  postaci 
podprogramu.  Z  formalnego  punktu  widzenia  można  dosyć  dowolnie  dzielić  program 
na  mniejsze  fragmenty  podprogramów,  Najczęściej  uzasadnieniem  i  motywacją 
wykorzystania  podprogramów  jest  zwiększenie  czytelności  programu  w  wyniku  jego 
rozbicia  na  mniejsze  podzadania  opisywane  za  pomocą  kolejnych  segmentów  lub 
sytuacja,  w  której  określony  ciąg  czynności  powinien  być  wielokrotnie  realizowany  w 
toku  wykonania  programu,  i  co  więcej,  w  odniesieniu  do  różnych  wartości.  Innym 
ważnym aspektem jest wykorzystanie gotowych podprogramów dostępnych w postaci 
bibliotek. 
 

Zalety podprogramów : 

 

możliwość wykonania tego samego algorytmu dla różnych danych 

 

uproszczenie zapisu większych algorytmów 

 

znaczne uproszczenie czytania i analizowania algorytmów 

 

podprogram jest rozszerzeniem istniejącej listy instrukcji elementarnych  

 

łatwiejszy proces projektowania algorytmów – poprzez zbliżanie się do celu 
stopniowo , za pośrednictwem podprogramów jeszcze nieistniejących 

 
 

Rodzaje podprogramów 

W pewnych językach programowania dzieli się podprogramy na funkcje i procedury: 

 

Funkcja ma wykonywać obliczenia i zwracać jakąś wartość, nie powinna 

natomiast mieć żadnego innego wpływu na działanie programu (np. funkcja 

obliczająca pierwiastek kwadratowy) 

 

Procedura natomiast nie zwraca żadnej wartości, zamiast tego wykonuje pewne 

działania (np. procedura czyszcząca ekran) 

 

Przez zwracanie  wartości należy  rozumieć  możliwość  użycia  wywołania  funkcji 

wewnątrz wyrażenia. Procedury często też zwracają wartości, ale poprzez odpowiednie 

parametry. 

 

Podział ten występuje w językach takich jak Pascal i Ada. W pozostałych językach (m. 

in.  w C i C++)  nie  ma  już  takiego  rozróżnienia  i  funkcją  jest  każdy  podprogram, 

niezależnie od tego czy zwraca jakieś wartości i czy ma wpływ na program. 

 

Oprócz  powyższego  podziału,  wyróżnić  także  należy podprogram  główny,  tj.  taki  od 

którego  rozpoczyna  się  wykonywanie  skompilowanego  programu.  W  językach 

programowania  zastosowano  zasadniczo  kilka  różnych  rozwiązań.  Albo  zdefiniowana 

jest  w  składni  odrębna  jednostka  (np. program w  Pascalu),  albo  stosuje  się 

specjalną frazę, dyrektywę języka, 

informującą 

aby 

program łączący 

dany 

podprogram wybrał jako podprogram główny (np. OPTIONS(MAIN) w jęzuku PL/1). W 

języku  C  i  pokrewnych  definiuje  się  zwykłą  funkcję  lecz  o  specjalnym 

identyfikatorze main. 

 
 

Podprogram może być identyfikowany: 

 

przez nazwę - identyfikator przypisany do podprogramu w jego deklaracji 

jest to najczęściej spotykany przypadek w językach wysokiego poziomu 

języki programowania: np. C++ itp. 

 

 przez etykietę 

języki programowania:Basic, Visual Basic, 

 

przez liczbę - literał całkowity 

języki programowania:Basic, Visual Basic, Jean, JOSS 

 

przez adres/referencję 

w językach wysokiego poziomu takie wskaźniki do podprogramów 

przechowywane są w zmiennych typu proceduralnego/funkcyjnego lub 

wskaźnikowego. 

 

 

Przekazywanie parametrów : 

 

Podprogram nie będący metodą ma dostęp do danych na dwa sposoby: przez zmienne 
nielokalne (zgodnie z zasadami zakresu widoczności) oraz przez przekazane 
parametry. Oczywiście drugi sposób jest znacznie lepszy, gdyż pozwala na jasne 
zdefiniowanie sprzężenia podprogramu z otoczeniem, bez polegania na trudnych 
często do uchwycenia efektach ubocznych. Metoda ma dodatkowo dostęp do danych 
obiektu, z którego jest wołana. 

 

Podstawowe definicje dotyczące przekazywania parametrów: 

 

Parametry w nagłówku nazywane są parametrami formalnymi. 

 

Parametry w instrukcji wywołania podprogramu, które zostaną przypisane 
parametrom formalnym, nazywane są parametrami aktualnymi. 

 

W większości języków, odpowiedniość pomiędzy parametrami formalnymi a 
aktualnymi ustalana jest poprzez zestawienie ich położenia w liście. Mówi się, 
że są to parametry pozycyjne. 

 

Stosuje się też wiązanie parametrów formalnych z aktualnymi na podstawie 
nazw podanych wraz z parametrami aktualnymi. Są to parametry z kluczem. 

 

Niektóre języki pozwalają na użycie parametrów z wartością domyślną, np. 
Ada, C++, PHP. Wówczas liczba parametrów aktualnych może być mniejsza 
niż liczba parametrów formalnych. 

 

Niektóre języki programowania posiadają mechanizmy przekazywania 
zmiennej liczby parametrów, np. params w C++.  

 
 
 
 

Różnice pomiędzy procedurami a funkcjami.  
 

Pod  względem  technicznym,  procedury  i  funkcje  różnią  się  jedynie  zwracaniem 
wartości,  tzn.  procedury  jej  nie  zwracają.  Semantycznie  jednak  różnica  jest  istotna. 
Procedury  są  zestawem  instrukcji,  które  definiują  sparametryzowane  obliczenia.  Są 
one  uruchamiane  poprzez  pojedyncze  wywołanie.  Można  zatem  powiedzieć,  że 
procedury  definiują  nowe  instrukcje.  Funkcje  natomiast  przypominają  funkcje 
matematyczne.  Są  wywoływane  poprzez  użycie  ich  nazwy  w  wyrażeniu.  Nie  powinny 
dawać  żadnych  efektów  ubocznych  (typowych  w  przypadku  procedur).  Funkcje 
definiują  zatem  nowe  operatory.  Języki  programowania  oparte na  języku  C  formalnie 
nie posiadają procedur, ale funkcje typu void zachowują się tak jak procedury. 
 
 
 

Tryby przekazywania parametrów: 

 

Wejściowy (IN) – parametr zawiera wartość stałej, zmiennej , bądź wyrażenia 

 

Wyjściowy (OUT) – program zwraca za pośrednictwem wyrażenia wartość 

 

Wejściowo-wyjściowy (IN-OUT) – program zarówno otrzymuje , jak i zwraca 
wartość za pośrednictwem parametru 

 
 
 

Przekazanie danych może następować na dwa sposoby: 

o

 

Kopiowana jest faktyczna wartość (do wywoływanego podprogramu, do 
programu wołającego lub w obie strony). 

o

 

Dostęp do danych przekazywany jest pośrednio (np. przez wskaźnik). 

 

Modele przekazywania parametrów można implementować jako: 

 

Przekazywanie przez wartość. 

 

Przekazywanie przez wynik. 

 

Przekazywanie przez wartość i wynik. 

 

Przekazywanie przez referencję. 

 

Przekazywanie przez nazwę. 

 

Przekazywanie przez wartość 

 

Wartość parametru aktualnego jest używana do zainicjowania 
odpowiadającego mu parametru formalnego. 

 

Parametr formalny funkcjonuje następnie w podprogramie jako zmienna 
lokalna. 

 

Tak implementujemy semantykę trybu wejściowego. 

 

Dane przekazuje się zwykle przez kopiowanie wartości, ale można też użyć 
dostępu pośredniego (z dodatkowym zabezpieczeniem przed zmianą wartości 
parametru aktualnego). 

 

Przekazywanie przez wartość jest kosztowne, gdy trzeba przekazać duże 
struktury danych. 

 

Przekazywanie przez wynik 

 

Nie przekazujemy wartości do podprogramu. 

 

Parametr formalny działa jak zmienna lokalna. 

 

Tuż przez przekazaniem sterowania z powrotem do wywołującego, wartość 
parametru formalnego jest przesyłana do parametru aktualnego w programie 
wywołującym. 

 

Parametr aktualny musi zatem być zmienną (a nie np. wyrażeniem 
arytmetycznym). 

 

Tak implementujemy semantykę trybu wyjściowego. 

 

Dane przekazuje się zwykle przez kopiowanie. 

 

Przy przekazywaniu przez wynik może dojść do kolizji parametrów 
aktualnych. 

 

Przekazywanie przez wartość i wynik 

 

Jest to kombinacja dwóch wcześniejszych sposobów implementacji, dająca 
semantykę trybu wejściowo-wyjściowego. 

 

Zwane niekiedy przekazywaniem przez kopiowanie, jako że parametr aktualny 
jest kopiowany do parametru formalnego, a następnie kopiowany z powrotem 
przy zakończeniu podprogramu. 

 

Przekazywanie przez referencję 

 

Jest to alternatywna implementacja semantyki trybu wejściowo-wyjściowego. 

 

Dostęp do danych przekazywany jest pośrednio, czyli przekazywany jest w 
istocie wskaźnik do wartości a nie sama wartość. 

 

Podprogram zyskuje więc faktyczny dostęp do parametru aktualnego. 

 

Taki sposób przekazania jest efektywny. 

 

Przekazywanie przez referencję może powodować aliasowanie, np. w 
przypadku wywołań subp(x, x) lub subp(T[i], T[j]) przy i = j. 

 

Aliasowanie może również się pojawić na skutek kolizji między parametrami 
formalnymi a zmiennymi nielokalnymi. 

 

Przekazywanie przez nazwę 

 

Ten sposób implementuje semantykę trybu wejściowo-wyjściowego. 

 

Parametr aktualny jest wstawiany (tekstowo) w miejsce odpowiadającego mu 
parametru formalnego, we wszystkich wystąpieniach w podprogramie. 

 

W poprzednio omówionych sposobach było inaczej — parametry formalne były 
wiązane z aktualnymi wartościami (lub adresami) w chwili wywołania 
podprogramu. 

 

Przy przekazywaniu przez nazwę parametr formalny jest wiązany z metodą 
dostępu do danych w chwili wywołania podprogramu, ale właściwe wiązanie z 
wartością lub adresem następuje dopiero w momencie odwołania lub 
przypisania do owego parametru formalnego. 

 

Jest to „późne wiązanie” — kosztowne... 

 

57.  Porównanie programowania obiektowego i strukturalnego. 

Programowanie  obiektowe

 (ang.  object-oriented  programming)  jest 

obecnie  najpopularniejszą  techniką  tworzenia  programów  komputerowych. 
Program  komputerowy  wyraża  się  jako  zbiór  obiektów będących  bytami 
łączącymi  stan  (czyli  dane)  i  zachowanie  (czyli  metody,  które  są  procedurami 
operującymi  na  danych  obiektu).  W  celu  realizacji  zadania  obiekty  wywołują 
nawzajem 

swoje 

metody, 

zlecając 

w 

ten 

sposób 

innym 

obiektom 

odpowiedzialność za pewne czynności.  

W porównaniu z tradycyjnym programowaniem proceduralnym, w którym dane i 
procedury  nie  są  ze  sobą  powiązane,  programowanie  obiektowe  ułatwia 
tworzenie  dużych  systemów,  współpracę  wielu  programistów  ,ponowne 
wykorzystywanie istniejącego kodu i jego konserwacje.  

Podstawowe założenia paradygmatu obiektowego:  

 

Abstrakcja 

 

Dziedziczenie 

 

Hermetyzacja 

 

Polimorfizm 

 

Można wyróżnić dwa zasadnicze podtypy programowania obiektowego 

 

Programowanie oparte na klasach  

Definiowane  są  klasy,  czyli  typy  zmiennych,  a  następnie  tworzone  są 
obiekty, czyli zmienne (w uproszczeniu) tych typów. 

 

Programowanie oparte na prototypach  

W  tym  podejściu  nie  istnieje  pojęcie  klasy.  Nowe  obiekty  tworzy  się  w 
oparciu o istniejący już obiekt - prototyp, po którym dziedziczone są pola i 
metody  i  można  go  rozszerzać  o  nowe.  Spotykany  raczej  w  językach 
interpretowanych np. JavaScript. 

 

 

Programowanie 

strukturalne

 

to 

paradygmat 

programowania 

zalecający hierarchiczne dzielenie kodu na moduły, które komunikują się jedynie 
poprzez 

dobrze 

określone 

interfejsy. 

Jest 

to 

rozszerzenie 

koncepcji 

programowania  proceduralnego.  Jest  to  programowanie  zalecająca  stosowanie 
konstrukcji  języka  takich  jak  pętle  i  instrukcje  warunkowe,  oraz  unikanie 
instrukcji  goto  i  wielokrotnych  punktów  wejścia  i  wyjścia  z  kodu  danego 
podbloku programu.  

Dane mogą być zmiennymi typów prostych, ale najczęściej są grupowane do 

postaci  typów  złożonych  -  encji  (struktur,  rekordów,  krotek,  unii  -  zależnie  od 
przyjętej implementacji i nomenklatury). Cechą charakterystyczną jest mniejsza, 
niż w programowaniu proceduralnym, ilość zmiennych oraz częste wykorzystanie 
tablic  o  elementach  typu  złożonego.  Znamiennym  jest  też  przekazywanie  do 
podprogramów danych w postaci pojedynczej zmiennej typu złożonego, zamiast 
wielu 

parametrów 

o 

typach 

prostych. 

 
Programowanie  strukturalne  jest  często  stosowane  w  ramach  implementacji 
interfejsu  programowania  aplikacji  systemów  operacyjnych  (tak  Linux  jak 
Windows),  gdzie  nie  jest  wykorzystywane  programowanie  zorientowane 
obiektowo.  Jest  podstawowym  paradygmatem  języków  Pascal,  C  oraz  wielu 
innych. 
 

 

Tabela porównawcza 

 

 

Programowanie obiektowe 

Programowanie 
strukturalne 

Zalety 

 

Przejrzystość 

 

Łatwa modyfikacja 
stworzonego kodu 

 

Łatwa konserwacja, 
rozbudowa i optymalizacja 
kodu 

 

Wygoda 

 

Małe ryzyko utraty 
funkcjonalności i błędów przy 
zmianach 

 

Ułatwia współpracę wielu 
programistów 

  Szybsze 

wykonywanie 
skryptów 

  Podobieństwo formy 

kodu maszynowego 
i źródłowego. 

  Mała ilość 

zmiennych 

  Prostota 

Wady 

 

Częsta potrzeba 
wykorzystania dużej ilości 
nadmiarowego kodu do 
zdefiniowania klas 

 

W porównaniu z kodem 
strukturalnym, wykonuje się 
wolniej 

 

Potrzeba przeprowadzenia 
szczegółowej analizy i 
projektowania budowy klas z 
uwzględnieniem widoczności 
metod 
 

 

Rozdzielenie 
danych i operacji 
na nich 
wykonywanych 

 

Nieporządek, 
chaos. Brak 
logicznego 
powiązania 

 

Trudna modyfikacja 
i stworzenie API 

 

 

 

58.  Hermetyzacja  danych  –  cechy  klas  obiektowych  (pola, 

metody, poziomy prywatności danych). 

Do  podstawowych  pojęć  paradygmatu  obiektowego  należą klasa,  obiekt, 
metoda, 

pole (zwane 

też 

właściwością), enkapsulacja, 

dziedziczenie, 

polimorfizm. 
 
Klasa to  definicja  obiektu,  łącząca  zarówno  stan  obiektu,  określony 
wartościami  pól,  jak  możliwe  zachowanie  obiektu,  określone  dostępnymi 
metodami. 

 
Obiekt to  utworzony  egzemplarz  określonej  klasy,  który  posiada  własny, 
indywidualny stan i zbiór zachowań. 

 
Metoda to  funkcja  lub  procedura,  skojarzona  z  ogółem  klasy  lub 
poszczególnymi  jej  obiektami;  określa  możliwe  zachowania  danego  obiektu 
pewnej klasy. 

 
Pole/Właściwość to  zmienna,  skojarzona  z  ogółem  klasy  lub  poszczególnymi 
jej obiektami; określa aktualny stan danego obiektu pewnej klasy.  

 
Dziedziczenie to  mechanizm  definiowania  nowej  klasy  na  bazie  już 
istniejącej,  wzbogacając  ją  o  nowe  pola,  metody  lub  zmieniając  zakres  ich 
widoczności. 

 
Polimorfizm to  mechanizm  wywołania  metody  obiektu,  dla  którego  ją 
wywołano,  bez  względu  na  typ  referencji  lub  wskaźnika,  użytego  do 
wywołania. 
 

 

Hermetyzacja

  (z  ang.  encapsulation,  kapsułkowanie,  enkapsulacja  lub 

inaczej  ukrywanie  informacji)  to  jedno  z  założeń  paradygmatu  programowania 
obiektowego.  Polega  ono  na  ukrywaniu  pewnych  danych  składowych  lub  metod 
obiektów  danej  klasy  tak,  aby  były  one  (i  ich  modyfikacja)  dostępne  tylko  metodom 
wewnętrznym danej klasy lub funkcjom z nią zaprzyjaźnionym. Z pełną hermetyzacją 
mamy do czynienia wtedy gdy dostęp do wszystkich pól w klasie jest możliwy tylko i 
wyłącznie  poprzez  metody,  lub  inaczej:  gdy  wszystkie  pola  w  klasie  znajdują  się  w 
sekcji prywatnej (lub chronionej). 
 
 
Przyczyny stosowania hermetyzacji: 
 
· Uodparnia tworzony model na błędy polegające np. na błędnym przypisywaniu 

wartości oraz umożliwia wykonanie czynności pomocniczych 

· Lepiej oddaje rzeczywistość.  
· Umożliwia rozbicie modelu na mniejsze elementy.  
 

Dzięki  stosowaniu  hermetyzacji  można  budować  modele  rzeczywistości  jako 

struktury  składające  z  mniejszych  modułów,  z  których  każdy  ma  pewne  określone 
dane  i  określone  metody  wpływania  na  ich  stan  i  sprawdzania  go.  Ukrywanie 
wewnętrznej  struktury  obiektu  jest  bardzo  ważne  z  kilku  powodów.  Po  pierwsze, 
obiekt taki jest odizolowany, a więc nie jest narażony na celowe, bądź niezamierzone 
działanie  ze  strony  użytkownika.  Po  drugie,  obiekt  ten  na  pewno  jest  chroniony  od 
niepożądanych referencji ze strony innych obiektów. Po trzecie, obiekt taki – jeśli jest 
to  tylko  możliwe,  nie  wpływa  na  zmiany,  czy  jakieś  małe  korekty  wprowadzone  w 
implementacji.  Po  prostu  obie  strony  nie  kolidują  wówczas  ze  sobą.  I  po  czwarte, 
dzięki  ukryciu  wewnętrznej  struktury  obiektu,  można  uzyskać  jego  przenośność.

 

Innymi  słowy,  zastosować  definiującą  go  klasę  w  innym  fragmencie  kodu,  czy  też 
programie. 

 

 

Poziomy prywatności danych 

Zmienna składowa lub metoda może mieć trzy różne poziomy dostępności: publiczny, 
prywatny i chroniony. Składowe publiczne są dostępne z poziomu dowolnego kodu, a 
składowe prywatne dostępne są tylko z poziomu klasy. Te ostatnie to zwykle elementy 
o  zastosowaniu  wewnętrznym,  takie  jak  uchwyt  połączenia  z  baza  danych  czy 
informacje  konfiguracyjne.  Składowe  chronione  są  dostępne  dla  samej  klasy oraz  dla 
klas jej potomnych. 
 
Dzięki stworzeniu metod dostępowych dla wszystkich właściwości o wiele łatwiej dodać 
testowanie prawidłowości danych, nowa logikę obszaru zastosowania lub inne przyszłe 
zmiany  w  obiektach.  Nawet  jeżeli  bieżące  wymogi  wobec  aplikacji  nie  narzucają 
konieczności sprawdzania prawidłowości danych dla pewnej właściwości, należy mimo 
to zaimplementować ją, posługując się funkcjami get i set, aby możliwe było dodanie 
takiego sprawdzania, albo zmianę logiki obszaru zastosowania w przyszłości.