Паскаль: точка повернення, підстановка аргументів, зберігання змінних. 

1. Точка повернення

Місце в програмі, що описує дію, якою вона продовжується по закінченні виконання виклику підпрограми, називається точкою повернення з підпрограми.

Отже, коли виконання програми доходить до виклику підпрограми, запам'ятовується точка повернення з неї, та вказівка на цю точку зберігається до закінчення виконання виклику. Потім за цією вказівкою продовжується виконання програми саме з точки повернення. Вказівка точки повернення займає частину локальної пам'яті процесу виконання виклику підпрограми. Що ще знаходиться в цій пам'яті, ми скажемо трохи нижче.

Точка повернення з процедури – це позначення дій, виконуваних після її виклику. Це може бути наступний за її викликом оператор, як у програмі sort31. Або умова завершення чи продовження циклу, якщо виклик записаний останнім у тілі циклу.

Після виклику функції може застосовуватися операція до значення, що повертається з виклику, або обчислюватися наступний операнд у виразі, або обчислене значення може використовуватися в операторі. Наприклад, у програмі minimdis із підрозділу 3.3 результат виклику функції присвоюється змінної dd. У програмі simpi із прикладу 4.7 виклик функції issimple записана як умова в if-операторі, і після виклику визначається, яка з гілок повинна бути виконана. При обчисленні виразу sqr(x)+sqr(y) спочатку один за одним виконуються виклики функції sqr, потім повернуті з них значення додаються.

Конкретний вигляд точки повернення в машинній програмі ми не уточнюємо.

2. Локальна пам'ять процесу виконання виклику підпрограми

У підрозділі 3.4 ми вже говорили про те, що параметрам-значенням підпрограми при виконанні її виклику зіставляються власні ділянки пам'яті, тобто змінні. У блоці підпрограми можуть бути означені власні імена змінних – ділянки пам'яті зіставляються їм так само. Крім того, є ділянка пам'яті з точкою повернення. Сукупність усіх цих ділянок пам'яті називається локальною пам'яттю процесу виконання виклику підпрограми. Її часто неточно називають локальною пам'яттю підпрограми. Будемо грішити цим і ми. Змінні в ній також називаються локальними.

Якщо підпрограма є функцією, то до її локальної пам'яті додається змінна для збереження значення, що повертається з її виклику. Можна сказати, що ця змінна ставиться у відповідність імені функції.

Таким чином, наприклад, локальна пам'ять процедури swap із підрозділу 3.4 (у її остаточному вигляді) складається з єдиної змінної, зіставленої імені t, а пам'ять функції dd із програми minimdis (підрозділ 3.3) – із змінних, зіставлених іменам xx1, yy1, xx2, yy2 і dd. А також указівки на точку повернення.

3. Підстановка аргументів на місце параметрів

Перед тим, як починається виконання операторів тіла підпрограми, для неї виділяється локальна пам'ять і в ній запам'ятовується точка повернення. Потім обчислюються значення тих аргументів у виклику, які відповідають параметрам-значенням. Ці значення присвоюються локальним змінним, які поставлено у відповідність параметрам-значенням.

Присвоювання значень аргументів, тобто копіювання їх у локальну пам'ять, називається підстановкою аргументів на місце параметрів за значенням.

Підстановка аргументів на місце параметрів-змінних відбувається зовсім іншим шляхом. Нагадаємо, що таким аргументом може бути тільки ім'я змінної (або інше її позначення, наприклад, у вигляді поля структури). Ніякого обчислення її значення, тобто розіменування аргументу, не відбувається.

Ця змінна, тобто ділянка пам'яті, ставиться у відповідність параметрові підпрограми. Це називається підстановкою аргументу на місце параметра за посиланням, або за адресою. У результаті такої підстановки

ім'я параметра-змінної перетворюється на вказівку на ділянку пам'яті, яка поставлена у відповідність аргументу.

Вказівка на ділянку пам'яті називається посиланням на неї, або її адресою. Як саме вказівка на аргумент стає відомою у процесі виконання підпрограми, ми не уточнюємо. Для цього нам довелося б занадто глибоко забратися в устрій комп'ютера і машинної мови.

4. Процес виконання виклику підпрограми

Опишемо процес виконання виклику підпрограми (вона називається такою, що викликається, а програма або підпрограма, що містить її виклик – такою, що викликає).

Виділяється локальна пам'ять підпрограми, що викликається, а точніше, пам'ять процесу виконання виклику.

Обчислюється й запам'ятовується в локальній пам'яті підпрограми, що викликається, точка повернення в ту, що викликає.

Обчислюються значення аргументів, відповідних параметрам-значенням, і посилання на пам'ять аргументів, відповідних параметрам-змінним. Виконується підстановка аргументів.

Лише після цього виконуються оператори тіла підпрограми. Зокрема, у локальній пам'яті запам'ятовується значення, що повертається з виклику функції.

Значення змінної з ім'ям функції копіюється з локальної в пам'ять програми, що викликає, або підпрограми, відведену під значення, що повертається. Процес виконання виклику підпрограми закінчується і продовжується виконання програми чи підпрограми, що викликає, із точки повернення.

Як уже говорилося в підрозділі 3.4, усяка зміна значення параметра-змінної є насправді зміною відповідного аргументу. Після закінчення виклику результати обробки параметрів-змінних залишаються в аргументах, чого не можна сказати про параметри-значення.

Змінні локальної пам'яті підпрограми не зіставлені ніяким іменам підпрограми, у якій записано виклик. А це значить, що після закінчення виконання виклику локальна пам'ять стає недоступною в підпрограмі, що викликає, і можна вважати, що вона звільняється. А раз так, то її можна наново зайняти під локальні змінні при виконанні наступного виклику якої-небудь підпрограми.

І останнє зауваження про те, як при написанні підпрограми вибирати вид параметра – параметр-значення чи параметр-змінна.

Якщо після виклику підпрограми повинно використовуватися нове значення аргументу, одержане при виконанні виклику, то відповідний параметр слід означити як параметр-змінну. Наприклад, як параметри в остаточному варіанті процедури swap із підрозділу 3.4.

Якщо після виклику підпрограми використовується старе значення аргументу або аргументом може бути довільний вираз, то йому має відповідати параметр-значення. Як параметр функції issimple з прикладу 4.7.

З останнього правила, утім, є винятки, пов'язані з