الوظيفة (برمجة الحاسوب)

في بدايات برامج التجميع، كان دعم البرامج الفرعية محدودًا. لم تكن البرامج الفرعية مفصولة صراحةً عن بعضها البعض أو عن البرنامج الرئيسي، بل كان من الممكن أن يتداخل رمز البرنامج الفرعي مع رموز برامج فرعية أخرى. وقد وفرت بعض برامج التجميع وحدات ماكرو مُعرَّفة مسبقًا لإنشاء تسلسلات الاستدعاء والإرجاع. وبحلول ستينيات القرن العشرين، أصبحت برامج التجميع تتمتع بدعم أكثر تطورًا للبرامج الفرعية المضمنة والمنفصلة التي يمكن ربطها معًا.

كانت لغة فورتران 2 من أوائل لغات البرمجة التي تدعم البرامج الفرعية والدوال التي يكتبها المستخدم . وقد تم إصدار مترجم فورتران 2 من شركة IBM في عام 1958. كما دعمت لغة ALGOL 58 وغيرها من لغات البرمجة المبكرة البرمجة الإجرائية.

على الرغم من هذا الأسلوب المعقد، أثبتت البرامج الفرعية فائدتها الكبيرة. فقد سمحت باستخدام نفس الكود في العديد من البرامج المختلفة. كانت الذاكرة مورداً نادراً جداً في الحواسيب القديمة، وقد ساهمت البرامج الفرعية في توفير كبير في حجم البرامج.

كانت العديد من الحواسيب القديمة تُحمّل تعليمات البرنامج في الذاكرة من شريط ورقي مثقوب . وكان بالإمكان توفير كل روتين فرعي بواسطة شريط منفصل، يُحمّل أو يُلصق قبل أو بعد البرنامج الرئيسي (أو "الخط الرئيسي" ^{[ 18 ]} )؛ وكان من الممكن استخدام شريط الروتين الفرعي نفسه بواسطة العديد من البرامج المختلفة. وقد استُخدم نهج مماثل في الحواسيب التي كانت تُحمّل تعليمات البرنامج من بطاقات مثقبة . وكان مصطلح "مكتبة الروتينات الفرعية" يعني في الأصل مكتبة، بالمعنى الحرفي، تحتفظ بمجموعات مُفهرسة من الأشرطة أو مجموعات البطاقات للاستخدام الجماعي.

ولإزالة الحاجة إلى التعليمات البرمجية ذاتية التعديل ، قام مصممو الكمبيوتر في النهاية بتوفير تعليمات قفز غير مباشرة ، والتي كان معاملها، بدلاً من أن يكون عنوان العودة نفسه، هو موقع متغير أو سجل معالج يحتوي على عنوان العودة.

في تلك الحواسيب، بدلاً من تعديل قفزة العودة للدالة، يقوم البرنامج المستدعي بتخزين عنوان العودة في متغير بحيث عند اكتمال الدالة، يقوم بتنفيذ قفزة غير مباشرة توجه التنفيذ إلى الموقع المحدد بواسطة المتغير المحدد مسبقًا.

ومن التطورات الأخرى تعليمة الانتقال إلى الروتين الفرعي ، التي جمعت بين حفظ عنوان العودة والقفزة الاستدعائية، مما قلل من الحمل الزائد بشكل كبير. وقد وُجدت خمسة أشكال على الأقل من هذه التعليمة في خمسينيات القرن العشرين.

• قفزة العودة: يتم تخزين عنوان العودة في الكلمة الأولى من الروتين الفرعي. تُعد قفزة العودة (RJ) على جهاز UNIVAC 1103A ^{[ 19 ]} مثالًا مبكرًا على ذلك.
• قفزة الفهرس: تخزين عنوان العودة في سجل الفهرس. يُعدّ نقل وتعيين الفهرس (TSX) على جهاز IBM 704 ^{[ 20 ]} مثالًا مبكرًا على ذلك.
• التخزين التلقائي في موقع تخزين مخصص: موقع Store P (STP) على RCA 501 ^{[ 21 ]} هو مثال مبكر.
• التخزين التلقائي في سجل مخصص: سجلات التسلسل والتسلسل المشترك (SH و CSH) ^{[ 22 ]} في جهاز Honeywell 800 هي مثال مبكر.
• تعديل عنوان العودة: تُضيف تعليمة "عنوان العودة" واحدًا إلى محتويات سجل عداد البرنامج، وتُعدِّل جزء العنوان في تعليمة التفرع عند الكلمة الأخيرة من الروتين الفرعي بعنوان العودة الخاص بالمُستدعي. وتتبع تعليمة "عنوان العودة" مباشرةً تعليمة تفرع إلى بداية الروتين الفرعي. يُعدّ LGP-30 ^{[ 23 ]} مثالًا على ذلك.

يُعدّ نظام IBM System/360 مثالًا على حفظ عنوان العودة في سجل مُخصّص. تقوم تعليمات التفرع BAL أو BALR، المُصمّمة لاستدعاء الإجراءات، بحفظ عنوان العودة في سجل المعالج المُحدّد في التعليمات، والذي يُشار إليه عادةً بالسجل رقم 14. وللعودة، يكفي أن يُنفّذ البرنامج الفرعي تعليمات تفرع غير مباشر (BR) عبر هذا السجل. إذا احتاج البرنامج الفرعي إلى هذا السجل لغرض آخر (مثل استدعاء برنامج فرعي آخر)، فإنه يحفظ محتويات السجل في موقع ذاكرة خاص أو في مكدس السجلات .

تُعدّ بنية HP 2100 مثالًا على حفظ عنوان العودة في الكلمة الأولى من الروتين الفرعي. تقوم تعليمة JSB بحفظ عنوان العودة في موقع الذاكرة الذي كان هدف التفرع. ويبدأ تنفيذ الإجراء في موقع الذاكرة التالي. في لغة التجميع الخاصة بـ HP 2100، يُكتب، على سبيل المثال،

... JSB MYSUB (يستدعي الروتين الفرعي MYSUB.) BB ... (سأعود إلى هنا بعد الانتهاء من MYSUB.) 

لاستدعاء روتين فرعي يُسمى MYSUB من البرنامج الرئيسي. سيتم ترميز الروتين الفرعي على النحو التالي:

MYSUB NOP (تخزين عنوان إرجاع MYSUB.) AA ... (بداية جسم MYSUB.) ... JMP MYSUB,I (يعود إلى البرنامج المُستدعي.) 

تضع تعليمة JSB عنوان تعليمة NEXT (أي BB) في الموقع المحدد كمعامل لها (أي MYSUB)، ثم تنتقل إلى موقع NEXT التالي (أي AA = MYSUB + 1). بعد ذلك، يمكن للبرنامج الفرعي العودة إلى البرنامج الرئيسي بتنفيذ قفزة غير مباشرة JMP MYSUB, I، والتي تنتقل إلى الموقع المخزن في MYSUB. يمكن لمترجمات لغة فورتران وغيرها من اللغات استخدام هذه التعليمات بسهولة عند توفرها. يدعم هذا الأسلوب مستويات متعددة من الاستدعاءات؛ ومع ذلك، نظرًا لأن عنوان الإرجاع والمعاملات وقيم الإرجاع للبرنامج الفرعي تُخصص لها مواقع ذاكرة ثابتة، فإنه لا يسمح بالاستدعاءات المتكررة.

بالمناسبة، استُخدمت طريقة مشابهة في برنامج لوتس 1-2-3 ، في أوائل ثمانينيات القرن الماضي، لاكتشاف تبعيات إعادة الحساب في جداول البيانات. وتحديدًا، تم حجز موقع في كل خلية لتخزين عنوان العودة . وبما أن المراجع الدائرية غير مسموح بها في ترتيب إعادة الحساب الطبيعي، فإن هذا يسمح بتتبع الشجرة دون حجز مساحة لمكدس في الذاكرة، والتي كانت محدودة للغاية في الحواسيب الصغيرة مثل حاسوب IBM الشخصي .

تستخدم معظم التطبيقات الحديثة لاستدعاء الدوال مكدس الاستدعاءات ، وهو حالة خاصة من بنية بيانات المكدس ، لتنفيذ استدعاءات الدوال وعمليات الإرجاع. يُنشئ كل استدعاء إجراء مدخلاً جديداً، يُسمى إطار المكدس ، في أعلى المكدس؛ وعندما يُنهي الإجراء عمله، يُحذف إطار المكدس الخاص به من المكدس، ويمكن استخدام مساحته لاستدعاءات إجراءات أخرى. يحتوي كل إطار مكدس على البيانات الخاصة بالاستدعاء المقابل، والتي تتضمن عادةً معلمات الإجراء ومتغيراته الداخلية، بالإضافة إلى عنوان الإرجاع.

يمكن تنفيذ تسلسل الاستدعاء بواسطة سلسلة من التعليمات العادية (وهو نهج لا يزال يستخدم في الحوسبة ذات مجموعة التعليمات المخفضة (RISC) وبنى الكلمات الطويلة جدًا للتعليمات (VLIW))، ولكن العديد من الآلات التقليدية المصممة منذ أواخر الستينيات تضمنت تعليمات خاصة لهذا الغرض.

عادةً ما يتم تنفيذ مكدس الاستدعاءات كمنطقة متصلة من الذاكرة. ويُعدّ اختيار ما إذا كان الجزء السفلي من المكدس هو أدنى عنوان أو أعلى عنوان ضمن هذه المنطقة خيارًا تصميميًا اعتباطيًا، بحيث يمكن أن ينمو المكدس للأمام أو للخلف في الذاكرة؛ ومع ذلك، فقد اختارت العديد من البنى الخيار الأخير. ^{[ 24 ]}

استخدمت بعض التصاميم، ولا سيما بعض تطبيقات لغة فورث ، مكدسين منفصلين، أحدهما مخصص بشكل أساسي لمعلومات التحكم (مثل عناوين الإرجاع وعدادات الحلقات) والآخر للبيانات. كان المكدس الأول بمثابة مكدس استدعاءات، أو يعمل مثله، ولم يكن متاحًا للمبرمج إلا بشكل غير مباشر من خلال بنيات لغوية أخرى، بينما كان الوصول إلى المكدس الثاني أكثر مباشرة.

عندما طُرحت استدعاءات الإجراءات القائمة على المكدس لأول مرة، كان أحد أهم الدوافع هو توفير الذاكرة الثمينة. ^{[ 25 ]} مع هذه الآلية، لا يحتاج المُصرّف إلى حجز مساحة منفصلة في الذاكرة للبيانات الخاصة (المعاملات، وعنوان الإرجاع، والمتغيرات المحلية) لكل إجراء. في أي لحظة، لا يحتوي المكدس إلا على البيانات الخاصة بالاستدعاءات النشطة حاليًا ( أي تلك التي تم استدعاؤها ولكن لم تُرجع قيمة بعد). نظرًا للطرق التي كانت تُجمّع بها البرامج عادةً من المكتبات، لم يكن من النادر (ولا يزال) العثور على برامج تتضمن آلاف الدوال، لا يكون منها سوى عدد قليل نشطًا في أي لحظة. بالنسبة لمثل هذه البرامج، يمكن لآلية مكدس الاستدعاءات توفير كميات كبيرة من الذاكرة. في الواقع، يمكن اعتبار آلية مكدس الاستدعاءات أقدم وأبسط طريقة لإدارة الذاكرة تلقائيًا .

ومع ذلك، تتمثل إحدى مزايا طريقة مكدس الاستدعاءات في أنها تسمح باستدعاءات الدوال المتكررة ، حيث يحصل كل استدعاء متداخل لنفس الإجراء على نسخة منفصلة من بياناته الخاصة.

في بيئة متعددة الخيوط ، يوجد عادةً أكثر من مكدس واحد. ^{[ 26 ]} قد تستخدم البيئة التي تدعم بشكل كامل الروتينات الفرعية أو التقييم الكسول هياكل بيانات أخرى غير المكدسات لتخزين سجلات التنشيط الخاصة بها.

توفر معظم لغات البرمجة الحديثة ميزات لتعريف واستدعاء الدوال، بما في ذلك بناء الجملة للوصول إلى هذه الميزات، ومنها:

• افصل تنفيذ دالة ما عن بقية البرنامج
• قم بتعيين مُعرّف واسم لدالة.
• حدد المعاملات الرسمية باسم ونوع بيانات لكل منها
• قم بتعيين نوع البيانات للقيمة المُعادة، إن وُجدت.
• حدد قيمة الإرجاع في جسم الدالة
• استدعاء دالة
• قم بتوفير المعاملات الفعلية التي تتوافق مع المعاملات الرسمية للدالة المستدعاة
• إعادة التحكم إلى المتصل عند نقطة الاتصال
• استهلك القيمة المُعادة في المُستدعي
• تخلص من القيم التي تم إرجاعها بواسطة الاستدعاء
• قم بتوفير نطاق تسمية خاص للمتغيرات
• حدد المتغيرات الموجودة خارج الدالة والتي يمكن الوصول إليها داخلها
• قم بنشر حالة استثنائية خارج الدالة ومعالجتها في سياق الاستدعاء.
• قم بتجميع الوظائف في حاوية مثل وحدة نمطية أو مكتبة أو كائن أو فئة

تستخدم بعض اللغات ، مثل باسكال وفورتران وآدا والعديد من لهجات لغة بيسك ، اسمًا مختلفًا للوحدة القابلة للاستدعاء التي تُرجع قيمة ( دالة أو برنامج فرعي ) مقابل تلك التي لا تُرجع قيمة ( إجراء فرعي أو عملية ). بينما تستخدم لغات أخرى ، مثل سي وسي++ وسي # وليسب ، اسمًا واحدًا فقط للوحدة القابلة للاستدعاء، وهو دالة . وتستخدم لغات عائلة سي الكلمة المفتاحية للإشارة إلى عدم وجود قيمة مُرجعة.void

إذا تم تعريف دالة لإرجاع قيمة، فيمكن تضمين استدعاء لها في تعبير لاستخدام القيمة المُرجعة. على سبيل المثال، يمكن استدعاء دالة الجذر التربيعي القابلة للاستدعاء على النحو التالي y = sqrt(x):

تُستدعى الوحدة القابلة للاستدعاء التي لا تُرجع قيمة كعبارة مستقلة print("hello"). ويمكن استخدام هذه الصيغة أيضًا للوحدة القابلة للاستدعاء التي تُرجع قيمة، ولكن سيتم تجاهل القيمة المُرجعة.

تتطلب بعض اللغات القديمة كلمة مفتاحية للاستدعاءات التي لا تستهلك قيمة إرجاع، مثل CALL print("hello").

تدعم معظم التطبيقات، وخاصة في اللغات الحديثة، المعاملات التي يُعلن عنها الكائن القابل للاستدعاء كمعاملات رسمية . ويُمرر المستدعي المعاملات الفعلية ، أو ما يُعرف بالوسائط ، للمطابقة. وتُوفر لغات البرمجة المختلفة اصطلاحات مختلفة لتمرير الوسائط.

في بعض لغات البرمجة، مثل BASIC، يختلف بناء الجملة (أي الكلمة المفتاحية) للدالة القابلة للاستدعاء باختلاف ما إذا كانت تُرجع قيمة أم لا. أما في لغات أخرى، فيكون بناء الجملة واحدًا بغض النظر عن ذلك. في بعض هذه اللغات، تُستخدم كلمة مفتاحية إضافية للإشارة إلى عدم وجود قيمة مُرجعة، كما هو الحال voidفي لغات C وC++ وC#. في لغات أخرى، مثل Python، يكمن الاختلاف في احتواء جسم الدالة على عبارة إرجاع مع قيمة، وقد تُرجع دالة معينة قيمة أو لا تُرجعها بناءً على مسار التحكم.

في العديد من السياقات، قد يكون للدالة القابلة للاستدعاء سلوك جانبي مثل تعديل البيانات التي تم تمريرها أو البيانات العامة، أو القراءة من جهاز طرفي أو الكتابة إليه ، أو الوصول إلى ملف ، أو إيقاف البرنامج أو الجهاز، أو إيقاف تنفيذ البرنامج مؤقتًا.

يعتبر روبرت سي. مارتن ، المعروف بترويجه لمبادئ التصميم، الآثار الجانبية غير مرغوب فيها. ويجادل مارتن بأن الآثار الجانبية قد تؤدي إلى اقتران زمني أو تبعيات ترتيبية. ^{[ 29 ]}

في لغات البرمجة الوظيفية البحتة مثل هاسكل ، لا يمكن أن يكون للدالة أي آثار جانبية ، أي أنها لا تستطيع تغيير حالة البرنامج. تُعيد الدوال دائمًا نفس النتيجة لنفس المُدخلات. تدعم هذه اللغات عادةً الدوال التي تُعيد قيمة فقط، إذ لا قيمة لدالة لا تُعيد قيمة ولا تُحدث أي أثر جانبي.

تدعم معظم السياقات المتغيرات المحلية - وهي ذاكرة مملوكة لدالة قابلة للاستدعاء لتخزين القيم الوسيطة. تُخزَّن هذه المتغيرات عادةً في سجل تفعيل الاستدعاء على مكدس الاستدعاءات إلى جانب معلومات أخرى مثل عنوان الإرجاع .

إذا كانت اللغة تدعم ذلك، يمكن للدالة استدعاء نفسها، مما يؤدي إلى تعليق تنفيذها مؤقتًا أثناء تنفيذ نسخة أخرى متداخلة من نفس الدالة. يُعدّ الاستدعاء الذاتي وسيلة فعّالة لتبسيط بعض الخوارزميات المعقدة وحلّ المشكلات المعقدة. توفر لغات البرمجة التي تدعم الاستدعاء الذاتي نسخة جديدة من المتغيرات المحلية في كل استدعاء. إذا رغب المبرمج في أن تستخدم الدالة المستدعاة ذاتيًا نفس المتغيرات بدلًا من المتغيرات المحلية، فإنه عادةً ما يُعلن عنها في سياق مشترك مثل static أو global.

تستخدم لغات البرمجة، بدءًا من ALGOL و PL/I و C وصولًا إلى اللغات الحديثة، مكدس استدعاءات بشكل شبه دائم، وهو ما تدعمه عادةً مجموعات التعليمات لتوفير سجل تنشيط لكل استدعاء. وبهذه الطريقة، يمكن لاستدعاء متداخل تعديل متغيراته المحلية دون التأثير على أي من متغيرات الاستدعاء المعلق.

تتيح الاستدعاءات المتكررة تنفيذ الوظائف المحددة بواسطة الاستقراء الرياضي وخوارزميات فرق تسد المتكررة بشكل مباشر . إليك مثال على دالة متكررة بلغة C لإيجاد أعداد فيبوناتشي :

دالة فيبوناتشي ( عدد صحيح غير مُوقّع n ) { إذا كان ( n <= 1 ) { إرجاع n ؛ } إرجاع فيبوناتشي ( n - 1 ) + فيبوناتشي ( n - 2 )؛ }

لم تدعم لغات البرمجة المبكرة، مثل فورتران، الاستدعاء الذاتي في البداية، لأنه كان يتم تخصيص مجموعة واحدة فقط من المتغيرات وعنوان العودة لكل دالة قابلة للاستدعاء. ^{[ 30 ]} وقد صعّبت مجموعات تعليمات الحاسوب المبكرة تخزين عناوين العودة والمتغيرات على المكدس. أما الأجهزة المزودة بسجلات فهرسة أو سجلات للأغراض العامة ، مثل سلسلة CDC 6000 ، و PDP-6 ، وGE 635 ، و System/360 ، وسلسلة UNIVAC 1100 ، فكانت تستخدم أحد هذه السجلات كمؤشر للمكدس .

تدعم بعض اللغات، مثل Ada و Pascal و PL/I و Python ، تعريف وتصريح دالة داخل جسم دالة، بحيث يكون اسم الدالة الداخلية مرئيًا فقط داخل جسم الدالة الخارجية.

مثال بسيط بلغة باسكال:

دالة E ( x : عدد حقيقي ) : عدد حقيقي ; دالة F ( y : عدد حقيقي ) : عدد حقيقي ; بداية F := x + y نهاية ; بداية E := F ( 3 ) + F ( 4 ) نهاية ;

الدالة Fمتداخلة داخل E. لاحظ أن Eمُعامل 's xمرئي أيضًا في F(لأنه Fجزء من E) بينما كل من xو yغير مرئيين خارج Eو Fعلى التوالي.

إذا أمكن تنفيذ دالة قابلة للاستدعاء بشكل صحيح حتى أثناء تنفيذ دالة أخرى مماثلة، تُسمى هذه الدالة قابلة لإعادة الدخول . وتُعدّ الدوال القابلة لإعادة الدخول مفيدة أيضًا في بيئات متعددة الخيوط، حيث يمكن لعدة خيوط استدعاء الدالة نفسها دون خشية التداخل فيما بينها. في نظام معالجة المعاملات IBM CICS ، كان مصطلح "شبه قابلة لإعادة الدخول" شرطًا أقل تقييدًا، ولكنه مشابه، لبرامج التطبيقات التي تشترك فيها عدة خيوط.

تدعم بعض لغات البرمجة التحميل الزائد ، مما يسمح باستدعاء دوال متعددة بنفس الاسم ضمن نفس النطاق، ولكنها تعمل على أنواع مختلفة من المدخلات. لنأخذ على سبيل المثال دالة الجذر التربيعي عند تطبيقها على مدخلات من الأعداد الحقيقية، والأعداد المركبة، والمصفوفات. تختلف خوارزمية كل نوع من المدخلات، وقد يكون نوع القيمة المُعادة مختلفًا. بكتابة ثلاث دوال منفصلة بنفس الاسم، مثل sqrt ، يصبح الكود الناتج أسهل في الكتابة والصيانة، لأن لكل دالة اسمًا يسهل فهمه وتذكره، بدلًا من استخدام أسماء أطول وأكثر تعقيدًا مثل sqrt_real و sqrt_complex و qrt_matrix .

يدعم العديد من اللغات التي تدعم الكتابة القوية خاصية التحميل الزائد . غالبًا ما يختار المترجم التحميل الزائد المطلوب استدعاؤه بناءً على نوع وسائط الإدخال، أو يفشل إذا لم تحدد وسائط الإدخال تحميلًا زائدًا. أما اللغات القديمة واللغات ذات الكتابة الضعيفة، فلا تدعم التحميل الزائد عمومًا.

فيما يلي مثال على التحميل الزائد في لغة C++ ، دالتان areaتقبلان أنواعًا مختلفة:

// تُعيد مساحة مستطيل مُحدد بالارتفاع والعرض double area ( double height , double width ) { return h * w ; }// تُعيد مساحة دائرة مُحددة بنصف قطرها double area ( double radius ) { return radius * radius * std :: numbers :: pi ; }int main () { double rectangleArea = area ( 3 , 4 ); double circleArea = area ( 5 ); }

تتيح لغة PL/I إمكانية GENERICتحديد اسم عام لمجموعة من مراجع الإدخال التي يتم استدعاؤها بأنواع مختلفة من الوسائط. مثال:

DECLARE gen_name GENERIC( الاسم عندما (ثنائي ثابت)، اللهب عندما (يطفو)، pathname otherwise);

يمكن تحديد تعريفات متعددة للوسائط لكل إدخال. سيؤدي استدعاء "gen_name" إلى استدعاء "name" عندما تكون الوسيطة من نوع FIXED BINARY، و"flame" عندما تكون من نوع FLOAT، وهكذا. إذا لم تتطابق الوسيطة مع أي من الخيارات، فسيتم استدعاء "pathname".

الدالة المغلقة هي دالة قابلة للاستدعاء، بالإضافة إلى قيم بعض متغيراتها المستمدة من البيئة التي أُنشئت فيها. كانت الدوال المغلقة سمة بارزة في لغة البرمجة ليسب، التي قدمها جون مكارثي . وبحسب طريقة التنفيذ، يمكن أن تُستخدم الدوال المغلقة كآلية للتأثيرات الجانبية.

إلى جانب سلوك المسار السعيد ، قد يحتاج الكائن القابل للاستدعاء إلى إبلاغ المستدعي بحالة استثنائية حدثت أثناء تنفيذه.

تدعم معظم اللغات الحديثة الاستثناءات، مما يسمح بتدفق تحكم استثنائي يقوم بإزالة مكدس الاستدعاءات حتى يتم العثور على معالج استثناء للتعامل مع الحالة.

يمكن للغات التي لا تدعم الاستثناءات استخدام القيمة المُعادة للإشارة إلى نجاح أو فشل الاستدعاء. وثمة طريقة أخرى تتمثل في استخدام موقع معروف، مثل متغير عام، للإشارة إلى النجاح. حيث يقوم الكائن القابل للاستدعاء بكتابة القيمة، ويقرأها المستدعي بعد انتهاء الاستدعاء.

في نظام IBM System/360 ، حيث كان يُتوقع وجود رمز إرجاع من روتين فرعي، كان يُصمم رمز الإرجاع غالبًا ليكون من مضاعفات العدد 4، بحيث يمكن استخدامه كمؤشر مباشر لجدول التفرع، والذي غالبًا ما يكون موجودًا مباشرةً بعد تعليمة الاستدعاء لتجنب الاختبارات الشرطية الإضافية، مما يُحسّن الكفاءة بشكل أكبر. في لغة التجميع الخاصة بنظام System/360 ، يمكن كتابة ما يلي، على سبيل المثال:

 BAL 14، SUBRTN01 ينتقل إلى روتين فرعي، ويخزن عنوان الإرجاع في R14 B TABLE(15) استخدم القيمة المُعادة في السجل 15 لفهرسة جدول الفرع، * التفرع إلى الفرع المناسب instr. الجدول ب موافق، رمز الإرجاع = 00 جيد } B رمز الإرجاع BAD = 04 إدخال غير صالح } جدول الفروع B خطأ، رمز الإرجاع = 08، حالة غير متوقعة } 

تتضمن عملية الاستدعاء تكلفة إضافية أثناء التشغيل ، والتي قد تشمل على سبيل المثال لا الحصر:

• تخصيص واستعادة مساحة تخزين مكدس الاستدعاءات
• حفظ واستعادة سجلات المعالج
• نسخ متغيرات الإدخال
• نسخ القيم بعد الاستدعاء إلى سياق المُستدعي
• الاختبار التلقائي لرمز الإرجاع
• معالجة الاستثناءات
• الإرسال، كما هو الحال بالنسبة للطريقة الافتراضية في لغة البرمجة الكائنية التوجه

تُستخدم تقنيات متنوعة لتقليل تكلفة وقت تشغيل المكالمات.

يمكن تعريف الدوال القابلة للاستدعاء داخل البرنامج، أو بشكل منفصل في مكتبة يمكن استخدامها بواسطة برامج متعددة.

يقوم المترجم بتحويل عبارات الاستدعاء والإرجاع إلى تعليمات الآلة وفقًا لاتفاقية استدعاء محددة . بالنسبة للتعليمات البرمجية التي يتم تجميعها بواسطة نفس المترجم أو مترجم متوافق، يمكن تجميع الدوال بشكل منفصل عن البرامج التي تستدعيها. تُسمى تسلسلات التعليمات المقابلة لعبارات الاستدعاء والإرجاع بمقدمة وخاتمة الإجراء .

الدالة المدمجة ، أو الدالة المضمنة ، أو الدالة الجوهرية ، هي دالة يُولّد لها المُصرّف شيفرةً برمجيةً أثناء عملية الترجمة ، أو يُقدّمها بطريقةٍ تختلف عن الدوال الأخرى. ^{[ 31 ]} لا تحتاج الدالة المدمجة إلى تعريفٍ كغيرها من الدوال، لأنها مُدمجةٌ في لغة البرمجة. ^{[ 32 ]}

في بعض لغات البرمجة، مثل C++ و Rust و Zig ، يمكن تقييم الدوال في وقت الترجمة ؛ مما يقلل من الحمل الزائد في وقت التشغيل بطرق مثل عدم استخدام إطار مكدس إضافي ، واستخدام ذاكرة أقل، وتضمين قيم الإرجاع في الكود الثنائي نفسه. ^{[ 33 ]}

تم تطوير العديد من اصطلاحات البرمجة المتعلقة بالوظائف القابلة للاستدعاء.

فيما يتعلق بالتسمية، يقوم العديد من المطورين بتسمية الدالة القابلة للاستدعاء بعبارة تبدأ بفعل عندما تقوم بمهمة معينة، وبصفة عندما تقوم باستعلام، وباسم عندما يتم استخدامها لاستبدال المتغيرات.

يقترح بعض المبرمجين أن تؤدي الدالة القابلة للاستدعاء مهمة واحدة فقط، وإذا كانت تؤدي أكثر من مهمة، فيجب تقسيمها إلى دوال قابلة للاستدعاء متعددة. ويجادلون بأن الدوال القابلة للاستدعاء مكونات أساسية في صيانة البرمجيات ، ويجب أن تظل أدوارها في البرنامج متميزة.

يدعو أنصار البرمجة المعيارية إلى تقليل اعتماد كل دالة قابلة للاستدعاء على بقية قاعدة التعليمات البرمجية إلى أدنى حد . فعلى سبيل المثال، يُعتبر استخدام المتغيرات العامة غير مستحسن عمومًا، لأنه يُضيف ترابطًا بين جميع الدوال القابلة للاستدعاء التي تستخدم هذه المتغيرات. وإذا لم يكن هذا الترابط ضروريًا، فإنهم ينصحون بإعادة هيكلة الدوال القابلة للاستدعاء لقبول المعاملات المُمرَّرة .

تتطلب الإصدارات الأولى من لغة BASIC أن يحمل كل سطر رقمًا فريدًا ( رقم السطر ) لترتيب الأسطر للتنفيذ، ولا توفر فصلًا بين أجزاء الكود القابلة للاستدعاء، ولا آلية لتمرير الوسائط أو إرجاع قيمة، وجميع المتغيرات عامة. يوفر الأمر `sub` اختصارًا لـ GOSUB` sub procedure` أو `subprocedure` أو `subroutine` . ينتقل التحكم إلى رقم السطر المحدد ثم يتابع إلى السطر التالي عند العودة.

10 REM A BASIC PROGRAM 20 GOSUB 100 30 GOTO 20 100 INPUT “ GIVE ME A NUMBER ” ; N 110 PRINT “ THE SQUARE ROOT OF ” ; N ; 120 PRINT “ IS ” ; SQRT ( N ) 130 RETURN

يطلب هذا الكود من المستخدم إدخال رقم بشكل متكرر، ثم يعرض الجذر التربيعي للقيمة. الأسطر من 100 إلى 130 هي الأسطر القابلة للاستدعاء.

في لغة مايكروسوفت سمول بيسك ، الموجهة للطلاب الذين يتعلمون البرمجة بلغة نصية، تُسمى الوحدة القابلة للاستدعاء روتينًا فرعيًا . Subتشير الكلمة المفتاحية إلى بداية الروتين الفرعي، ويليها مُعرِّف الاسم. أما الأسطر اللاحقة فهي جسم البرنامج الذي ينتهي بالكلمة EndSubالمفتاحية. ^{[ 34 ]}

Sub SayHello TextWindow . WriteLine ( "مرحبًا!" ) EndSub

^يمكن تسمية هذا بـ SayHello()[ ^{35 ]}

في الإصدارات اللاحقة من فيجوال بيسك (VB)، بما في ذلك أحدث إصداراتها و VB6 ، يُستخدم مصطلح " إجراء"Sub للإشارة إلى مفهوم الوحدة القابلة للاستدعاء. تُستخدم الكلمة المفتاحية `procedure` لإرجاع قيمة أو Functionعدم إرجاع أي قيمة. عند استخدامها في سياق فئة، يكون الإجراء بمثابة دالة. ^{[ 36 ]}

لكل معلمة نوع بيانات يمكن تحديده، ولكن إذا لم يكن كذلك، فسيتم استخدام النوع الافتراضي Objectللإصدارات اللاحقة المستندة إلى .NET ونوع متغير لـ VB6 . ^{[ 37 ]}

يدعم VB اصطلاحات تمرير المعاملات بالقيمة وبالمرجع باستخدام الكلمتين المفتاحيتين `value` و` reference` على التوالي. ما لم يتم تحديد `value`، يتم تمرير الوسيط `value` . لذلك، نادرًا ما يتم تحديد `value` بشكل صريح ByVal.ByRefByRefByValByVal

بالنسبة لنوع بيانات بسيط كالرقم، تكون هذه الاصطلاحات واضحة نسبيًا. ByRefيسمح تمرير قيمة إلى المتغير المُمرَّر للإجراء بتعديل المتغير المُمرَّر، بينما ByValلا يسمح تمرير قيمة إلى المتغير المُمرَّر بذلك. أما بالنسبة للكائنات، فقد تُربك الدلالات المبرمجين، إذ يُعامل الكائن دائمًا كمرجع. تمرير كائن ByValينسخ المرجع، وليس حالة الكائن. يمكن للإجراء المُستدعى تعديل حالة الكائن عبر توابعه، لكنه لا يستطيع تعديل مرجع الكائن الخاص بالمعامل الفعلي.

Sub DoSomething () ' بعض التعليمات البرمجية هنا End Sub

لا تُرجع هذه الدالة قيمة، ويجب استدعاؤها بشكل مستقل، مثلDoSomething

دالة GiveMeFive () كعدد صحيح GiveMeFive = 5 نهاية الدالة

هذا يُعيد القيمة 5، ويمكن أن يكون الاستدعاء جزءًا من تعبير مثلy = x + GiveMeFive()

Sub AddTwo ( ByRef intValue as Integer ) intValue = intValue + 2 End Sub

لهذا تأثير جانبي ، وهو تعديل المتغير المُمرر بالمرجع، ويمكن استخدامه لمتغير vمثل AddTwo(v). فمثلاً، إذا كانت قيمة v تساوي 5 قبل الاستدعاء، فستصبح 7 بعده.

في لغتي C و C++ ، تُسمى الوحدة القابلة للاستدعاء دالة . يبدأ تعريف الدالة باسم نوع القيمة التي تُرجعها، أو voidيُشير إلى أنها لا تُرجع قيمة. يلي ذلك اسم الدالة، ثم الوسائط الرسمية بين قوسين، ثم أسطر جسم الدالة بين معقوفتين.

في لغة C++ ، تُسمى الدالة المُعلنة داخل فئة (كدالة غير ثابتة) دالة عضوية أو طريقة . أما الدالة المُعلنة خارج فئة، فيمكن تسميتها دالة حرة لتمييزها عن الدالة العضوية. ^{[ 38 ]}

void doSomething () { // بعض التعليمات البرمجية }

لا تُرجع هذه الدالة قيمة، ويتم استدعاؤها دائمًا بشكل مستقل، مثلdoSomething()

دالة `returnFive ( ) ` تُرجع 5 .

تُعيد هذه الدالة القيمة العددية 5. يمكن استدعاء الدالة بشكل مستقل أو ضمن تعبير مثلy = x + returnFive()

void addTwo ( int * pi ) { * pi += 2 ; }

لهذه الدالة تأثير جانبي ، فهي تُعدّل القيمة المُمرّرة بواسطة العنوان إلى قيمة الإدخال مضافًا إليها 2. يمكن استدعاؤها لمتغير vحيث addTwo(&v)تُشير علامة العطف (&) إلى المُصرّف بتمرير عنوان المتغير. فإذا كانت قيمة v هي 5 قبل الاستدعاء، فستصبح 7 بعده.

void addTwo ( int & i ) { i += 2 ; }

تتطلب هذه الدالة لغة C++ ، ولن تُترجم كلغة C. لها نفس سلوك المثال السابق، ولكنها تُمرر المعامل الفعلي بالمرجع بدلاً من تمرير عنوانه. addTwo(v)لا يتضمن استدعاء مثل هذا علامة العطف (&) لأن المُترجم يتعامل مع التمرير بالمرجع دون الحاجة إلى كتابة أي صيغة في الاستدعاء.

في لغة PL/I ، يمكن تمرير مُعرِّف إلى إجراء مُستدعى ، يُقدِّم معلومات حول الوسيط، مثل أطوال السلاسل النصية وحدود المصفوفة. هذا يجعل الإجراء أكثر عمومية، ويُغني المبرمج عن تمرير هذه المعلومات. افتراضيًا، تُمرِّر PL/I الوسائط بالمرجع. قد تبدو دالة (بسيطة) لتغيير إشارة كل عنصر من عناصر مصفوفة ثنائية الأبعاد كما يلي:

تغيير_الإشارة : إجراء ( مصفوفة ) ؛ تعريف مصفوفة (*,*) عدد عشري ؛ مصفوفة = - مصفوفة ؛ نهاية تغيير_الإشارة ؛

يمكن استدعاء هذا باستخدام مصفوفات مختلفة كما يلي:

/* حدود المصفوفة الأولى من -5 إلى +10 ومن 3 إلى 9 */ declare array1 ( -5 : 10 , 3 : 9 ) float ; /* حدود المصفوفة الثانية من 1 إلى 16 ومن 1 إلى 16 */ declare array2 ( 16 , 16 ) float ; call change_sign ( array1 ) ; call change_sign ( array2 ) ;

في لغة بايثون ، تشير الكلمة المفتاحية defإلى بداية تعريف الدالة. وتليها عبارات جسم الدالة مع مراعاة المسافة البادئة في الأسطر اللاحقة، وتنتهي عند السطر الذي يحمل نفس المسافة البادئة للسطر الأول أو نهاية الملف. ^{[ 39 ]}

دالة تنسيق_التحية ( الاسم : سلسلة نصية ) -> سلسلة نصية : تُرجع f "مرحباً، { الاسم } !"def greet_martin () -> None : print ( format_greeting ( "Martin" ))

تقوم الدالة الأولى بإرجاع نص ترحيبي يتضمن الاسم الذي يمرره المستدعي. أما الدالة الثانية فتستدعي الأولى، ويتم استدعاؤها كما لو greet_martin()كانت تكتب "مرحباً مارتن" في وحدة التحكم.

في التفسير الإجرائي للبرامج المنطقية ، تعمل الاستلزامات المنطقية كإجراءات لاختزال الهدف. قاعدة (أو بند ) على الشكل التالي:

A :- B

والتي لها القراءة المنطقية التالية:

A if B

يتصرف كإجراء يقلل الأهداف التي تتحد مع Aإلى أهداف فرعية تمثل حالات من B.

لنأخذ على سبيل المثال برنامج Prolog:

mother_child ( elizabeth , charles ). father_child ( charles , william ). father_child ( charles , harry ). parent_child ( X , Y ) :- mother_child ( X , Y ). parent_child ( X , Y ) :- father_child ( X , Y ).

لاحظ أن وظيفة الأمومة ممثلة بعلاقة، كما هو الحال في قاعدة البيانات العلائقية . ومع ذلك، تعمل العلاقات في لغة برولوج كوحدات قابلة للاستدعاء.X=mother(Y)

على سبيل المثال، ينتج عن استدعاء الإجراء المخرجات التالية . ولكن يمكن استدعاء الإجراء نفسه بأنماط إدخال وإخراج أخرى. على سبيل المثال:?-parent_child(X,charles)X=elizabeth

?- parent_child ( elizabeth , Y ). Y = charles .?- parent_child ( X , Y ). X = elizabeth , Y = charles .X = تشارلز ، Y = هاري .X = تشارلز ، Y = ويليام .?- parent_child ( william , harry ). no .?- parent_child ( elizabeth , charles ). yes .