Claus Schönleber

Hitchhacker´s Guide To PASCAL  [Vol. 1]

Inhalt

Vereinbarung

Grundstruktur eines PASCAL-Programms 

Nach dem ISO PASCAL Standard besteht ein Programm zwingend aus folgender Grundstruktur: 
 

PROGRAM <identifier> {(input,output)}; 
  <modulteil> 
  <block>.

Dabei bedeutet <identifier> einfach einen Namen, der das Programm benennen soll; der <block> besteht aus einem Deklarationsteil (hier werden notwendige Strukturen vorgestellt) und einem Anweisungsteil (hier findet die eigentliche Arbeit statt). Der Anweisungsteil ist zwischen den Worten BEGIN und END eingeschlossen. Demnach muß ein PASCAL Programm mindestens so aussehen: 
 

PROGRAM name_des_programms; 
  <deklarationsteil>; 
  <modulteil> 
BEGIN 
  <anweisungsteil>; 
END. 

Im Deklarationsteil vereinbart man alle Datenstrukturen, die man im Laufe des Programms benötigt. Warum das? PASCAL ist eine Compilersprache. In vorübersetzten Programmen müssen benutzte Strukturen angemeldet werden, bevor sie benutzt werden können. In interpretierten Sprachen (z.B. Smalltalk) ist das nicht nötig. Hier können die Strukturen während der Laufzeit des Programms flexibel mit unterschiedlichem Inhalt gefüllt werden.

Den <modulteil> werden wir noch weitestgehend außer Acht lassen. Er wird im Kapitel "PASCAL-Module" ausführlich besprochen werden. 

Datentypen und Variablen 

• der Name der Struktur
• die Art der Darstellung (Typ)
• eventuell eine Größenangabe

Typ

Ein (Daten-)Typ ist die Art der Dateneinheit (Konstante, Datum oder Item genannt). Der Bereich des Datentyps ist die Menge, zu der eine benutzte Konstante (Datum) gehört. Auf einem Datentyp sind bestimmte Operationen oder Funktionen zugelassen, die auf zum Typ gehörende Konstanten angewandt werden dürfen. 

Beispiele

integer (ganze Zahlen), real (rationale Zahlen), boolean (boolsche Wahrheitswerte), char (Zeichen), string (Zeichenketten). 

Variable

Eine Variable ist eine Referenz auf eine Speicheradresse der Hardware, dargestellt durch einen frei wählbaren, eindeutigen Namen. Einer Variablen wird im Deklarationsteil außer dem Namen ein Typ, und somit eine Konstantenmenge (Wertebereich) und eine Menge von Operationen und Funktionen beigelegt. Im Anweisungsteil kann der Variablen zu jedem Zeitpunkt ein konkreter Wert aus der zulässigen Konstantenmenge zugewiesen werden. 

Beispiele

Will man einen beliebigen Vorgang zählen, so kann man eine Variable vom Typ "integer" (i.e ganze Zahl) mit dem Namen "zaehler" einführen. Die Konstantenmenge besteht dann aus allen im Computer darstellbaren ganzen Zahlen, als Operationen und Funktionen sind all jene zugelassen, die wieder ganze Zahlen als Ergebnis haben. 

Adressraum 

Dadurch ergibt sich ein grundlegender Unterschied zwischen der Architektur der Hardware im Speicher und der Architektur der Daten in möglichen Programmen. Man sagt, die Anordnung des Hardwarespeichers bildet den Adressraum der Maschine, die Anordnung der Daten im Programm bilden einen anderen, nämlich den Adressraum des Programms. Beide Adressräume können, müssen aber nicht identisch sein, aber beide Räume müssen sich in irgendeiner Weise durch das Programm ineinander überführen lassen. 

Adressraum

Ein Adressraum ist die (im weitesten Sinne) räumliche Anordnung einzelner Speicherzellen (Adressen). Der Raum wird durch die Existenz und Anordnung der Speicherzellen definiert. 

Beispiele

Hardwarespeicher, Datenstruktur in einem Programm 

Deklaration von Variablen 

PROGRAM erstes_beispiel; 
  VAR zahl : integer; 
BEGIN 
  <anweisungsteil>; 
END. 

Mit diesem PASCAL Quelltext wird der Compiler aufgefordert, im Speicher der Hardware nach freiem Speicherplatz zu suchen, wo eine ganze Zahl untergebracht werden kann. Das sind üblicherweise mehrere Byte im Adressraum der Maschine. Im Adressraum des Programms ist es hingegen eine Speicherzelle. Danach wird in einer internen Liste der gewählte Name ("zahl") und die wirkliche, vom Compiler gefundene Speicheradresse eingetragen. Wann immer im Anweisungsteil eine Referenz auf den Namen "zahl" auftaucht, wird anhand der Liste auf diesen einen Speicherplatz zugegriffen, unabhängig davon, welcher spezielle Wert darin enthalten ist! 
 

In Borlands Turbo PASCAL ab Verson 4.0 treten die Typen integer und real noch variiert auf, indem die Bereichsgrenzen nach oben oder unten verschoben werden. Nachzulesen im entsprechenden Handbuch.

Teilbereichtypen

Immer, wenn man einen Teilbereich benutzen will, gibt man ihn in folgender Form an: 

<min>..<max> 

Es kommt auf den Compiler an, ob er Bereichsüberschreitungen bei Variablen mit solchen Typen prüft oder nicht. Turbo PASCAL läßt dem Programmierer die Wahl. Man kann die Prüfoption anschalten oder weglassen, je nach Bedarf oder Lust und Laune. 

Typdeklarationen 

Die Form einer Typendeklaration sieht so aus: 
 

TYPE <name> = <typdefinition>; 
     {<name> = <typdefinition>;} 

Man benutzt das, um die Einführung eines Standardtyps oder Teilbereichs zu rechtfertigen. Statt zum Beispiel folgende Variablendeklaration zu schreiben, 

VAR x,y,summe,l : integer; 

TYPE coordinaten = integer; 

VAR x,y     : coordinaten;
    summe,l : integer;

TYPE blume = (rose,nelke,veilchen,aster,lilie); 

TYPE computer = (sun,apple,ibm); 

TYPE auto = (karosserie,raeder,motor); 

TYPE himmelsrichtung = (Nord,Ost,Sued,West); 

TYPE mahlzeit = (fruehstueck,mittagessen,abendbrot); 

Die Konstanten in so einem Typ sind keine Zeichenketten! Sie sind genauso unteilbar wie die Zahl 15, der Wahrheitswert true oder der Buchstabe 'A'. 

Konstanten 

Sie werden mit dem Wort CONST im Deklarationsteil eingeführt und sollten als erstes definiert werden. Die übliche Reihenfolge ist zwar CONST, TYPE, VAR, aber nicht verbindlich in den meisten Implementationen. Sie sollte trotzdem eingehalten werden.
 

CONST <name> = <konstante>;
      {<name> = <konstante>;}

Durch die Form der Konstanten erfolgt eine automatische Typklassifizierung: 

CONST pi = 3.14159265; (* real *) 

CONST name = 'Herr Meier'; (* STRING *) 

CONST blank = ' '; (* char *) 

CONST istwert = true; (* boolean *) 

Labels, Goto 

Operationen und Funktionen 

Darüberhinaus gibt es noch weitere Funktionen, die Daten aus den verschiedenen Typen erzeugen. In der nachstehenden Tabelle sind sie aufgeführt. Unter "einf. Typ" (einfacher Typ) sollen die Typen integer, boolean, char und weitere selbstdefinierte Typen verstanden werden. 
 

Die Tabelle zeigt nur arithmetische Funktionen. Daneben gibt es noch viele Funktionen und Prozeduren, die zum Beispiel auf Zeichenketten angewendet werden oder logische Operationen. Diese werden bei Bedarf an entsprechender Stelle erwähnt oder können im Handbuch nachgelesen werden. 

Zum Abschluß noch einige wichtige Operatoren, die Vergleiche zulassen: 
 

Das Ergebnis von Vergleichsoperationen ist immer vom Typ boolean, als Ausgangstypen sind integer, real, char, boolean, STRING, sowie alle einfachen, selbstdefinierten Typen erlaubt. 

Standardprozeduren read, write 

• Ausdrücke und Zuweisungen 
• Die Standardprozeduren read und write 

Ausdrücke, Zuweisungen 

Ausdruck

Ein Ausdruck ist eine Folge von zueinander passenden Konstanten, Variablen oder Funktionen, die durch erlaubte Operatoren miteinander verknüpft sind. 

Beispiele

2 + 3 

3 * sin (90 * pi / 180) 

sqrt ((a * a) + (b * b)) 

(x < 0) OR (x > 10) 

a AND b 

Zuweisung

Eine Zuweisung ist das Speichern des Ergebnisses eines Ausdrucks in eine passende Variable. Eine Zuweisung ist eine selbständige Anweisung und wird mit ";" abgeschlossen. 

Beispiele

zahl := 4; 

bogenmass := sin (winkel * pi / 180); 

brutto := netto * 1.14; 

ganzzahl := trunc (reellzahl); 

Standardprozeduren 

Der gravierende Unterschied zwischen Prozeduren und Funktionen besteht darin, daß eine Funktion nur Bestandteil eines Ausdrucks (expression) sein kann (da ein Wert zurückgegeben wird), eine Prozedur dagegen eine selbständige Anweisung (statement) darstellt. 

Genauso wie es vordefinierte Funktionen gibt, wie wir oben gesehen haben, existieren auch vordefinierte Prozeduren. Vier dieser Standardprozeduren spielen eine ausnehmend wichtige Rolle; sie sollen deswegen hier besprochen werden: 

Die Eingabeanweisungen read und readln, sowie die Ausgabeanweisungen write und writeln. 

Um uns viele Worte zu sparen, werden wir sie einfach in unser noch nicht ganz fertiges Programm einbauen. 
 

PROGRAM erstes_beispiel; 
  VAR zahl : integer;
BEGIN 
  write ('Geben Sie eine Zahl ein: '); 
  readln (zahl); 
  writeln ('Danke!'); 
  writeln ('Die eingegebene Zahl lautet: ',zahl); 
END. 

Zugegeben, dies Beispiel sieht nicht sehr sinnvoll aus; es zeigt aber auf den zweiten Blick eine ganze Menge. Wie sieht das Ganze auf dem Bildschirm aus, wenn man das Programm übersetzt hat und startet? 
 

Geben Sie eine Zahl ein: _

Geben Sie eine Zahl ein:

Danke!
Die eingegebene Zahl lautet: 23

Vielleicht haben Sie den Unterschied zwischen write und writeln schon bemerkt. Die Silbe "ln" deutet es an. "writeln" ist nicht die bayrische Version von write; es bedeutet, daß nicht nur die angegebene Zeichenkette ausgegeben wird, sondern hinterher noch ein Zeilenvorschub mit Wagenrücklauf ausgeführt wird. "ln" bedeutet daher "line". Gesprochen wird "writeln" als "write line", was soviel bedeutet wie: "Schreibe eine komplette Zeile". 

Noch einmal tabellarisch: 

write () Schreibt die in der Klammer stehende Zeichenkette auf den Bildschirm, der Cursor steht danach direkt dahinter. Außer Zeichenketten können auch Ausdrücke ausgegeben werden. Die einzelnen Komponenten werden dann durch Kommata getrennt. 

writeln () Wie write; nach der Ausgabe aller Komponenten wird ein Zeilenvorschub und ein Wagenrücklauf durchgeführt; der Cursor steht danach in der ersten Spalte der nächsten Zeile. Außer Zeichenketten können auch Ausdrücke ausgegeben werden. Die einzelnen Ausdrücke werden dann durch Kommata getrennt. 

read () Mit Hilfe dieser Prozedur können einer oder mehreren Variablen Werte über die Tastatur zugewiesen werden. Verschiedene Variablen werden in der Klammer durch Kommata, Eingabewerte durch Leerzeichen getrennt. 

readln () Wie oben; liest eine komplette Zeile von Konstanten, die durch Leerzeichen getrennt sind, über die Tastatur ein. Der eigentliche Unterschied zwischen read und readln ergibt sich erst bei der Benutzung mit Dateien.

Da wir schon eine geraume Zeit über Zeichenketten geredet haben, wird es Zeit, sie genau zu defininieren. 

Zeichenkette

Eine Zeichenkette oder String ist eine Hintereinanderreihung von druckbaren Zeichen aus dem Zeichensatz des Betriebssytems. Dabei wird eine Zeichenkette im PASCAL Quelltext immer in Hochkommata gesetzt. Eine Zeichenkette kann auch leer sein. Sie hat dann die Länge Null. 

Beispiele

'Dies ist eine Zeichenkette' 

'hfjkshfjauirewhfiu' 

' ' (=Lerrzeichen)

'' (= Leere Zeichenkette) 

Strings werden üblicherweise auf folgende Art im Hardwarespeicher dargestellt: Jedes Zeichen einer Zeichenkette wird in ein Byte des Maschinenadressraumes gepackt. Die Länge der Kette wird in einem Extrabyte notiert, das an den Anfang der Kette gesetzt wird. Sehen wir uns daraufhin die Speicherdarstellungen im Adressraum der Maschine einer "normalen" Kette, der Kette "Leerzeichen" und der Kette "Leere Kette" an. 
 

Das Leerzeichen ist wie jedes andere Zeichen ein vollwertiges Mitglied des Zeichensatzes. Der Leerstring dagegen ist als Neutrales Element der Menge der Zeichenketten bezüglich der Verkettung von Strings zu betrachten. Er ist mit der Null bei der Addition zu vergleichen. Die leere Zeichenkette spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Manipulation von Zeichenketten. 

Einige Beispielprogramme 

1. Multiplikationsprogramm: 

  PROGRAM mult; 
    VAR zahl1,zahl2 : integer; 
  BEGIN 
    write('Geben Sie zwei Zahlen ein :'); 
    readln(zahl1,zahl2); 
    writeln(zahl1,' * ',zahl2,' = ',zahl1 * zahl2); 
  END. 

  5 * 23 = 115 

2. Berechnung der Mehrwertsteuer: 

  PROGRAM steuer;
    VAR netto,brutto : real;  
  BEGIN 
    write ('Nettobetrag: '); 
    readln (netto); 
    brutto := netto * 1.16; 
    writeln ('Bruttobetrag: ',brutto,' Euro');
  END. 

Wie Sie im übrigen sehen, wird die Dezimaltrennung in PASCAL nicht mit dem Komma, wie bei uns üblich, sondern mit der angelsächsischen Methode, nämlich mit einem Punkt vorgenommen. Denken Sie daran! 

Formatieren einer Variablenausgabe 

  PROGRAM mult2; 
    VAR zahl1,zahl2 : integer; 
  BEGIN
    write('Geben Sie zwei Zahlen ein :'); 
    readln(zahl1,zahl2); 
    writeln(zahl1,' * ',zahl2,' = ',zahl1 * zahl2:8); 
  END. 

  PROGRAM steuer2; 
    VAR netto,brutto:real; 
  BEGIN 
    write ('Nettobetrag: '); 
    readln (netto); 
    brutto := netto * 1.16; 
    writeln ('Bruttobetrag: ',brutto:8:2,' Euro'); 
  END. 

Diese Methode kann nur in write- bzw. writeln- Prozeduren verwendet werden, dafür aber mit jedem beliebigen Typ, der auf dem Bildschirm mit diesen beiden Prozeduren ausgegeben werden darf.