Chào mừng bạn đến với bài viết hôm nay! Trong lĩnh vực khoa học máy tính, chúng ta không thể không nhắc đến "chương trình con" - một khái niệm quan trọng trong việc phát triển phần mềm. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về chương trình con và tầm quan trọng của nó. Bạn sẵn sàng khám phá cùng tôi không nào?
Chương trình con: Định nghĩa và chức năng
Trong lĩnh vực máy tính, chương trình con (subprogram) hay subroutine là một đoạn mã được đóng gói lại thành một đơn vị trình, có khả năng thực hiện một số tác vụ cụ thể mà chương trình chính cần sử dụng nhiều lần trong quá trình chạy. Chúng ta có thể gọi chương trình con này thông qua chỉ thị "gọi" (call) và nhận kết quả trả về nếu có sau khi thực thi xong [1].
Từ khi máy tính ra đời, kỹ thuật lập trình kiểu cấu trúc modul hóa với chương trình con đã được áp dụng rộng rãi, và đã trở thành một phần không thể thiếu trong phần mềm lập trình hợp ngữ. Ngày nay, trong các ngôn ngữ lập trình cao cấp, khái niệm "chương trình con" được biểu diễn thông qua các thuật ngữ như "hàm" (function), "thủ tục" (procedure) và "phương thức" (method)... Các ngôn ngữ khác nhau có cách sử dụng thuật ngữ này khác nhau. Ví dụ, Pascal và FORTRAN phân biệt giữa "hàm" (trả về giá trị) và "thủ tục" (không trả về giá trị), trong khi C và LISP coi hai thuật ngữ này như nhau. trong lập trình hướng đối tượng, thuật ngữ "phương thức" được sử dụng để gọi các chương trình con là một phần của các đối tượng.
Trong chương trình, một chương trình con có thể gọi chương trình con khác, hoặc thậm chí gọi chính nó. Tuy nhiên, việc gọi lẫn nhau giữa các chương trình con có thể dẫn đến lỗi không xác định khi thực thi. Một số ngôn ngữ lập trình hỗ trợ phát hiện lỗi này trong môi trường soạn thảo và khi biên dịch. Tuy nhiên, để tránh lỗi, khi lập trình, chúng ta phải tuân thủ nguyên tắc gọi theo "mô hình cành và lá", trong đó "cành" là chương trình con gọi chương trình con khác, còn "lá" là chương trình con không có lệnh gọi.
Tầm quan trọng của chương trình con
Kỹ thuật lập trình dẫn đến việc tổ chức chương trình theo cấu trúc modul hóa, tức là chia chương trình thành nhiều "module" hay "đơn vị" mà kỹ thuật điện toán hay gọi là chương trình con. Việc này mang lại nhiều lợi ích cho người lập trình:
-
Rút ngắn mã chương trình: Chúng ta có thể thay thế các đoạn mã giống nhau bằng một chương trình con, từ đó làm cho mã chương trình ngắn gọn, dễ đọc và dễ bảo trì hơn.
-
Tận dụng thư viện: Chương trình con đã được kiểm tra có thể được lưu trữ trong thư viện ở dạng văn bản hay mã nguồn, giúp tiết kiệm thời gian khi phát triển phần mềm mới bằng cách chỉ cần liên kết tới thư viện đã có.
-
Dễ dàng hợp tác và phân công công việc: Những chương trình lớn được thiết kế cấu trúc tốt có thể được giao cho các nhóm và lập trình viên khác nhau để phát triển. Đôi khi, chúng ta có thể thuê người khác viết các chương trình con không quá phức tạp.
Vì tầm quan trọng của việc tổ chức chương trình theo cấu trúc, từ khi máy tính công nghiệp ra đời, các nhà sản xuất máy tính đã chú trọng nhiều đến các lệnh "gọi" và cấu trúc của chương trình con. Nếu chúng ta giải mã ngược mã chương trình, chúng ta sẽ thấy lệnh "gọi" xuất hiện dày đặc.
Bên cạnh các chương trình con thực sự, một số ngôn ngữ lập trình, bao gồm cả lập trình hợp ngữ, hỗ trợ dạng chương trình con trong văn bản trình, nghĩa là khi biên dịch, chúng sẽ được thay thế bằng đoạn mã chương trình mà không tạo ra chương trình con thực sự.
Nhược điểm và hướng khắc phục
Một nhược điểm chính của việc sử dụng chương trình con liên quan đến việc tổ chức các đoạn mã "dọn nhà" (housekeeping code) trong chương trình con, làm cho thời gian thi hành tác vụ kéo dài hơn so với việc đặt đoạn mã đó trực tiếp trong chương trình chính.
Khi chuyển hướng điều khiển sang chương trình con, tại các điểm vào (entry) của chương trình con, chúng ta phải thực hiện sao lưu giá trị của các con trỏ (pointer) của bộ xử lý. Khi kết thúc chương trình con, giá trị của các con trỏ sẽ được khôi phục từ giá trị đã sao lưu trước khi thoát. Những đoạn mã sao lưu và khôi phục này giống nhau ở các chương trình con, có nghĩa là nếu một chương trình con không có nhiệm vụ gì đặc biệt, khi biên dịch, vẫn sẽ có đủ cặp đoạn mã này.
Tuy nhiên, với tốc độ xử lý ngày càng cao của các CPU hiện nay và bộ nhớ có sẵn, thời gian mất mát này không đáng kể đối với các ứng dụng class='hover-show-link replace-link-5' ứng dụng span class='hover-show-content'> thông thường. Nên người lập trình không cần phải quá lo lắng về điều này.
Kết luận
Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm "chương trình con" và tầm quan trọng của nó trong việc phát triển phần mềm. Modular programming giúp chúng ta tăng hiệu suất và dễ dàng bảo trì mã nguồn. Hãy áp dụng nguyên tắc này trong quá trình phát triển và tiến bộ cùng công nghệ nhé!
Ảnh minh họa:
Nguồn: Caption của ảnh