Начальные сведения о программах на языке Pascal

Алгоритм и программа

Наш курс посвящен изучению не только языка Pascal, но и некоторых алгоритмов, решающих наиболее известные задачи программирования, поэтому начнем мы со знакомства с некоторыми основополагающими понятиями.

Алгоритм - это последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы решить поставленную задачу.

Программа же представляет собой набор команд на языке, понятном исполнителю, реализующий некоторый алгоритм. В нашем случае исполнителем является компьютер, а языком программирования будет язык высокого уровня Pascal. К сожалению, любой язык высокого уровня удобен только человеку, пишущему или отлаживающему программу, но совершенно непонятен компьютеру. Программа на таком языке называется исходным текстом и хранится во внешнем файле с расширением .pas.

Для перевода программы на язык низкого уровня, понятный исполнителю-компьютеру, существуют специальные программы-переводчики - компиляторы. Результатом работы компилятора (иными словами, результатом процесса компиляции) является исполняемый код, который записывается в файл с расширением .exe.

Свойства алгоритма

Любой алгоритм должен обладать следующими свойствами:

• массовостью ( алгоритм должен уметь решать не одну конкретную задачу, а целый класс однотипных задач);
• результативностью ( алгоритм должен выдавать результат своей работы);
• определенностью (на каждом шаге выполнения алгоритма исполнитель должен точно знать, какой шаг будет следующим).

Эти же свойства присущи и программам, реализующим алгоритмы. Если же хотя бы одно из них оказывается невыполненным, программа полностью теряет смысл.

Компиляция, отладка и тестирование

Никто не станет спорить с тем, что неграмотно написанный текст очень сложно, а порой и вовсе невозможно правильно перевести на другой язык. Это верно для естественных языков, это верно и для языков программирования. Но если переводчик-человек иногда может как-то догадаться, что же именно хотел сказать автор неграмотного текста, то программе-переводчику такое не по силам. Любой компилятор требует, чтобы программа, подаваемая ему для перевода, была абсолютно правильно составлена.

В языке программирования, как и в любом другом языке, существуют синтаксис - правила записи его конструкций - и семантика - смысл его конструкций. Компилятор проверяет только синтаксис. Поиском же семантических ошибок занимается программист в процессе тестирования и отладки своей программы

Отладка - это поиск и исправление ошибок в программе. Тестирование - это составление специальных наборов входных и выходных данных (тестов), а затем исполнение программы и проверка полученных результатов в поисках возможных семантических или логических ошибок.

Чтобы уменьшить затраты времени и сил на отладку, нужно писать синтаксически и логически правильные программы. Технологиям написания надежных программ, их тестирования и отладки будет посвящена последняя лекция нашего курса.

Средства разработки программ

Существует довольно большое количество средств написания программ на языке Pascal, позволяющих составлять, компилировать, исполнять и отлаживать программы на этом удобном языке структурного программирования^{1Подробное изложение истории языка Pascal, перечисление его "потомков", описание его преимуществ и взаимоотношений с другими языками программирования можно найти в статье Р. Богатырева "Летопись языка Паскаль"} . Самыми известными сегодня являются Turbo Pascal (он же Borland Pascal), Object Pascal (не путать с Delphi) и Free Pascal. Их различные, в том числе и бесплатные, версии можно найти в Сети. Для определенности мы будем опираться на самую распространенную (хотя и не во всем соответствующую стандартам ISO) реализацию - Turbo Pascal.

Итак, в составе среды разработчика Turbo Pascal имеются:

• текстовый редактор, в котором можно набирать тексты программ ;
• компилятор, превращающий исходные тексты в исполняемый код ;
• отладчик, помогающий обнаруживать и исправлять ошибки в программе

Из многочисленных возможностей, предоставляемых средой Turbo Pascal, мы упомянем лишь самые важные - те, без которых написание программ становится совсем уж затруднительным.

• Нажатие клавиш F1, Alt+F1, Ctrl+F1 открывает экранную подсказку.
• Нажатие клавиши F2 позволяет сохранить исходный текст программы.
• Нажатие клавиши F3 открывает диалог выбора нужного файла (по умолчанию, отображаются только файлы с расширением .pas).
• Нажатие клавиши Alt+F5 показывает консоль (см. п. "Ввод и вывод: консоль" ниже) с результатами работы программы.
• Нажатие клавиши Ctrl+F9 начинает процесс выполнения программы. Если она еще не была откомпилирована, предварительно будет вызван компилятор
• Клавиши F7 и F8 обеспечивают трассировку - пошаговое выполнение программы, позволяющее проследить за процессом ее выполнения.
• Дополнительное окно Debug/Watch показывает текущее состояние выбранных переменных.

Более подробно о возможностях среды Turbo Pascal можно узнать в любом руководстве по ее использованию (в том числе и во встроенном Help).

Структура Pascal-программы

Для того чтобы Pasсal-компилятор правильно понял, какие именно действия от него ожидаются, ваша программа должна быть оформлена в полном соответствии с синтаксисом (правилами построения программ ) этого языка.

Приступим же к изучению этих правил.

Любая Pascal-программа может состоять из следующих блоков (напомним, что квадратными скобками здесь и далее помечены необязательные части):

program <имя_программы>;
	[ uses <имена_подключаемых_модулей>;]		(см. лекцию 13)
	[ label <список_меток>;]	
	                (см. п. "Метки и безусловный переход" ниже)
	[ const <имя_константы> = <значение_константы>;]
              (см. п. "Константы" ниже)
	[ type <имя_типа> = <определение_типа>;]	(см. лекцию 2)
	[ var <имя_переменной> : <тип_переменной>;]	 
                 (см. п. "Переменные и типы данных" ниже)
	[ procedure <имя_процедуры> <описание_процедуры>;]
	              (см. лекцию 8) 
	[ function <имя_функции> <описание_функции>;]
	begin   {начало основного тела программы} 
	<операторы>
	end.  (* конец основного тела программы *)

Сразу же необходимо сделать важную оговорку: поздние версии компиляторов языка Pascal уже не требуют указывать название программы, то есть строку

program <имя_программы>;

проще говоря, можно опустить. Но это возможно только в том случае, если вся программа содержится в одном модуле-файле. Если же программа состоит из нескольких самостоятельных кусков - модулей (см. лекцию 13), то каждый из них должен иметь заголовок (program или unit).

Любой из перечисленных необязательных разделов может встречаться в тексте программы более одного раза, их общая последовательность также может меняться, но при этом всегда должно выполняться главное правило языка Pascal: прежде чем объект будет использован, он должен быть объявлен и описан.

Внешний вид исходного текста программы

Компиляторы языка Pascal не различают строчные и прописные буквы, а пробельные символы игнорируют, поэтому текст программы можно структурировать так, чтобы читать и отлаживать его было наиболее удобно.

Например, операторы каждого логически единого блока программы стоит записывать с небольшим отступом от левого края экрана, и чем глубже вложенность блока, тем шире должны быть отступы перед входящими в него операторами. Этому правилу подчиняются все примеры, приводимые в курсе наших лекций^{2Отклонения от этого правила возможны в связи с ограничениями, связанными с версткой книги.}. Кроме того, встроенный редактор среды Turbo Pascal автоматически выравнивает левые края строк. И еще один полезный совет: для облегчения отладки программы не следует записывать на одну строку несколько операторов.