Unterprogramm

Ein Unterprogramm löst im idealen Fall selbstständig eine Teillösung eines größeren Problems.

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1 Vorzüge von Unterprogrammen

• Eine bessere Strukturierung von Programmen (Richtwert: eine Seite pro Modul)
• Abstraktion (wie etwas zu machen ist, ist in diesem Moment nicht wichtig, sondern nur was man als Eingabeparameter hat und was man als Ausgabe erwartet)
• Modularisierung
• Bei mehrfacher Verwendung von Code
  • zum Einsparen von (Programm-)Speicherplatz.
  • Code kann damit kompakt gehalten.
  • Wiederverwendung.

2 Umsetzung

• Eine Folge von Anweisungen wird unter einem Namen zusammengefasst und wird zur Routine, Prozedur, Unterprogramm, Funktionen.
• Es können Parameter an diese Routinen übergeben werden.
• Bei Funktionen wird ein Rückgabewert generiert.

2.1 Parameterübergabe

• Argumente einer Funktion nennt man Parameter.
• Es gibt formale Parameter - diese werden durch den aktuellen Parameter ersetzt.
  • X = Sum(3) hier wäre die 3 der aktuelle Parameter;
    • In der Unterroutine Sum(x) wird dem x die 3 zugeordnet.
    • x ist der formale Parameter.
    • Der aktuelle Parameter kann eine Variable sein.
  • Die Wertrückgabe ist der berechnete Wert.
  • Der Compiler stellt beim Compilieren (bei der Übersetzung) eine Typverletzung fest.
  • Interpreter stellen die Verletzung zur Laufzeit fest.

2.2 Parameterübergabe-Mechanismus

• Call by Value
  • Bei einer Wertübergabe wird der konkrete Inhalt einer Variable oder eines Literals in den formalen Parameter kopiert. Der Wert kann geändert werden, hat aber keine Auswirkung auf den aktuellen Parameter.
• Call by Reference
  • Bei einer Referenz wird nicht der Wert selbst übergeben sondern die Speicheradresse. Literale und Konstanten können so nicht übergeben werden. Mit diesem Mechanismus können die übergebenen Parameter modifiziert werden.
• (Call by Name)
  • Veraltet.

2.3 Parameterbenamung

Parameter können innerhlab einer Funktion beliebig genannt werden. Die Funktionen sind in einem eigenen Referenzraum.

3 Unterschied zwischen Funktion und Prozedur

• Eine Prozedur führt eine Aktion aus
  • Hier sind Call-By-Reference-Parameter eventuell sinnvoll, um Werte aus der Prozedur nach draußen zu geben.
• Eine Funktion berechnet einen Wert
  • Eine Funktion funktionert gut mit Call-By-Value-Parametern.

4 Praktische Umsetzung

4.1 In Python

In Python stehen die Definitionen der Unterroutinen am Anfang (bzw. vor dem Aufruf)


def add(iX,iY):
....return iX+iY
#enddef

(Punkte sind Leerzeichen)

add(3,4) liefert als Ergebnis 7

4.1.1 Default-Paramter

def foo(x, y, z = 42):

4.1.2 Return-Anweisung

• Gibt den Wert aus der Funktion zurück.
• Wird kein Wert angegeben oder wird die Return-Anweisung weggelassen, so wird das Objekt None zurückgegeben.
• Mehrere Anweisungen können mit einem Tupel zurückgegeben werden.

4.1.3 Namensräume

• In Python hat jedes Unterprogramm seinen eigenen Namensraum (lokaler Namensraum)
• Der Interpreter schaut erst in den lokalen Namensbereich nach und sucht dann im globalen Namensraum.

4.1.3.1 Globale Variablen

a=42
def foo():
....a = 13; #lokal definert
#enddf

foo();
a;
42

a=42
def foo():
....global a;
....a = 13;
#enddf

foo();
a;
13;

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6 Andere Lexika

• Unterprogramm bei Wikipedia (Erste Wikipedia-Version)

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