Программирование на Free Pascal и Lazarus

Программирование на Free Pascal и Lazarus

2-е издание, исправленное

Алексеев Е.Р.
Чеснокова О.В.
Кучер Т.В.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

Программирование на Free Pascal и Lazarus/ Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова, Т.В. Кучер - М.:
Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”, 2016

Free Pascal — свободная реализация языка Паскаль, совместимая с Borland Pascal и Object Pascal —
Delphi, но при этом обладающая и некоторыми дополнительными возможностями.
Свободный компилятор Free Pascal — кросплатформенный продукт, реализованный, в частности, для
операционных систем Linux и Windows. Данный курс представляет собой учебник по
алгоритмизации и программированию на основе языка Free Pascal. Кроме того, читатель
познакомится с принципами создания визуальных приложений в среде Lazarus. К каждой теме
прилагаются 25 вариантов задач для самостоятельного решения, что позволит использовать книгу не
только начинающим самостоятельно изучать программирование, но и преподавателям в учебном
процессе.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2015-2016
(c) Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В., Кучер Т.В., 2015-2016

3

Введение. Средства разработки программ на языке Free Pascal

В этой главе мы начинаем знакомство с программированием на языке Free Pascal. Язык
программирования Free Pascal ведёт своё начало от классического языка Pascal,
который был разработан в конце 60-х годов XX века Никлаусом Виртом. Н. Вирт
разрабатывал этот язык как учебный язык для своих студентов. С тех пор Pascal,
сохранив простоту и структуру языка, разработанного Н. Виртом, превратился в
мощное средство программирования. С помощью современного языка Pascal можно
производить простые расчёты, разрабатывать программы для проведения сложных
инженерных и экономических вычислений.

О свободном программном обеспечении для образования

Эта книга — не просто учебник по программированию на давно уже ставшем
традиционным для преподавания языке Паскаль. Это первое издание на русском языке,
посвященное свободной реализации этого языка — Free Pascal и свободной же
интегрированной среде разработки Lazarus. Как и любые свободные програм-мы,
компилятор Free Pascal compiler и среда Lazarus могут быть установлены на любое
количество компьютеров бесплатно (без лицензионных отчислений), мо-гут
использоваться без ограничений, их исходные тексты полностью доступны для
изучения и модификации. А это означает, что они идеально подходят для задач и
условий обучения программированию, не накладывая на учащих и уча-щихся
дополнительных расходов и давая им возможность максимально полно разобраться в
предмете (вплоть до анализа исходных текстов компилятора).

Преимущества свободного программного обеспечения для образования были признаны
в России на самом высоком уровне, и осенью 2007 года состоялся пер-вый открытый
конкурс на разработку и поставку пакета свободного программ-ного обеспечения. Его
победителем стала группа “Армада”. Соисполнителем по этому конкурсу стала
компания ALT Linux, работающая с 2001 года и являюща-яся российским лидером в
разработке свободного ПО и дистрибутивов на базе Linux.

В рамках проекта сотрудниками ALT Linux был разработан и протестирован ссылка:
пакет свободного программного обеспечения (ПСПО) - http://linux.armd.ru, который
был внедрен бо-лее чем в 1000 школ трех пилотных регионов России — Республики
Татарстан, Пермского края и Томской области. В этих регионах была отработана не
только технология внедрения, но и технология организации техподдержки, что очень
важно для успеха проекта. Несмотря на то что пилотных регионов только три, любая
школа России могла добровольно присоединиться к проекту и бесплатно получить
комплект ПСПО. Для популяризации этой возможности и проекта в целом был
проведен ряд семинаров в разных уголках страны. По итогам 2008 года, в проекте
внедрения участвует 2151 школа.

В 2010 году компания ALT Linux выпустила новый комплект образователь-ных
дистрибутивов, ссылка: Альт Линукс 5.0 Школьный http://www.altlinux.ru/products/5th-platform/school-box/, который является авторским
развитием пакета свободного программного обеспечения (ПСПО) 2007—2008 го-дов.

4

Комплект включает в себя дистрибутивы операционной системы ALT Linux,
содержащие все необходимые программы для подготовки уроков и обучения информатике, значительный набор программ по математике, физике, черчению,
астрономии и другим предметам, обучающие и развивающие игры, стандартный набор
офисных программ.

Альт Линукс Школьный может быть установлен практически на любой ком-пьютер,
так как включает в себя версии, адаптированные под различные систем-ные требования
аппаратного обеспечения.

Дистрибутивы комплекта Альт Линукс 5.0 Школьный включают

Free Pascal и Lazarus и идеально подходят для освоения материала

книги и организации преподавания на основе языка Free Pascal.

Введение

Авторы книги давно хотели написать учебник по программированию, который был бы
полезен пользователям различных операционных систем. Благодаря компании ALT
Linux, мы попытались это сделать. В качестве языка программирования был выбран
язык Free Pascal, который представляется нам ясным, логичным и гибким языком и
приучает к хорошему стилю программирования. Свободно распространяемые
компиляторы языка Free Pascal реализованы во многих дистрибутивах Linux, есть
свободные компиляторы и для ОС Windows. Кроме того, в этой книге мы попытались
познакомить читателя с принципами создания визуальных приложений в среде Lazarus.

В настоящее время существует множество подходов к изучению программирования.
По мнению авторов, нельзя изучать программирование на каком-либо языке, не изучив
методы разработки алгоритмов. Одним из наиболее наглядных методов составления
алгоритмов является язык блок-схем. Об этом свидетельствует и многолетний опыт
авторов преподавания программирования. Мы попытались написать учебник по
алгоритмизации и программированию, насколько нам это удалось — судить читателю.

Авторы надеются, что читатель имеет первоначальные навыки работы на
персональном компьютере под управлением ОС Linux или Windows и знаком со
школьным курсом математики.

Книга состоит из десяти глав.

В первой главе читатель узнает о средствах разработки программ на Free Pascal,
напишет свои первые программы.

Во второй главе изложены основные элементы языка (переменные, выражения,

5

операторы) Free Pascal. Описаны простейшие операторы языка: присваивания и вводавывода, приведена структура программы, приведены примеры простейших программ
линейной структуры.

Третья глава является одной из ключевых в изучении программирования. В ней
изложена методика составления алгоритмов с помощью блок-схем. Приведено
большое количество примеров блок-схем алгоритмов и программ различной
сложности. Авторы рекомендуют внимательно разобрать все примеры и выполнить
упражнения этой главы, и только после этого приступать к изучению последующих
глав книги.

В четвёртой главе читатель на большом количестве примеров познакомится с
подпрограммами. Описан механизм передачи параметров между подпрограммами.
Один из параграфов посвящён рекурсивным подпрограммам. В завершении главы
рассмотрен вопрос создания личных модулей.

Пятая и шестая главы посвящены изучению алгоритмов обработки массивов и матриц.
Здесь же читатель познакомится и с реализацией этих алгоритмов на языке Free Pascal.
Именно эти главы совместно с третьей являются ключом к пониманию принципов
программирования.

Седьмая глава знакомит читателя с обработкой файлов на языке Free Pascal под
управлением ОС Linux и Windows. На практических примерах изложен механизм
прямого и последовательного доступа к файлам и обработки ошибок ввода-вывода.
Описана работа с бестиповыми и текстовыми файлами.

Восьмая глава посвящена обработке строк и записей. Приведённые примеры позволят
читателю разобраться с принципами обработки таблиц в языке Free Pascal.

В девятой главе авторы описали принципы объектно-ориентированного
программирования и их реализацию в языке Free Pascal.

В десятой главе рассмотрены графические возможности Lazarus, изложено подробное
описание алгоритма построения графиков непрерывных функций на экране дисплея.
Приведены тексты программ изображения графиков функций с подробными
комментариями.

К каждой теме прилагаются 25 вариантов задач для самостоятельного решения, что
позволит использовать книгу не только начинающим самостоятельно изучать
программирование, но и преподавателям в учебном процессе.

С рабочими материалами книги можно познакомиться на сайте Евгения
Ростиславовича Алексеева — ссылка: http://www.teacher.dn-ua.com.

Авторы благодарят компанию ALT Linux и лично Кирилла Маслинского за
возможность издать эту книгу.

Авторы выражают благодарность своим родным за помощь и понимание.

6

Алексеев Е. Р., Чеснокова О. В., Кучер Т. В.

Донецк, январь 2009 г.

Средства разработки программ на языке Free Pascal

В этой главе мы начинаем знакомство с программированием на языке Free Pascal. Язык
программирования Free Pascal ведёт своё начало от классического языка Pascal,
который был разработан в конце 60-х годов XX века Никлаусом Виртом. Н. Вирт
разрабатывал этот язык как учебный язык для своих студентов. С тех пор Pascal,
сохранив простоту и структуру языка, разработанного Н. Виртом, превратился в
мощное средство программирования. С помощью современного языка Pascal можно
производить простые расчёты, разрабатывать программы для проведения сложных
инженерных и экономических вычислений.

1.1 Процесс разработки программы

Разработку программы можно разбить на следующие этапы:

1. Составление алгоритма решения задачи. Алгоритм — это описание

последовательности действий, которые необходимо выполнить для решения
поставленной задачи.

2. Написание текста программы. Текст программы пишут на каком-либо языке

программирования (например на Free Pascal) и вводят его в компьютер с помощью
текстового редактора.

3. Отладка программы. Отладка программы — это процесс устранения ошибок из

текста программы. Все ошибки делятся на синтаксические и логические. При
наличии синтаксических ошибок (ошибок в написании операторов) программа не
запускается. Подобные ошибки исправляются проще всего. Логические ошибки —
это ошибки, при которых программа работает, но неправильно. В этом случае
программа выдаёт не те результаты, которые ожидает разработчик или
пользователь. Логические ошибки исправить сложнее, чем синтаксические, иногда
для этого придётся переписывать отдельные участки программы, а иногда и
перерабатывать весь алгоритм.

4. Тестирование программы. Тестирование программы — процесс выявления

ошибок в работе программы.

Процессы отладки и тестирования сопровождаются неоднократным запуском
программы на выполнение. Процесс запуска программы может быть осуществлён
только после того, как введённая в компьютер программа на алгоритмическом языке
Pascal1) будет переведена в двоичный машинный код и создан исполняемый файл.
Процесс перевода текста программы в машинный код называют трансляцией. Все
трансляторы делятся на два класса:

интерпретаторы — трансляторы, которые переводят каждый оператор программы

7

в машинный код, и по мере перевода операторы выполняются процессором;
компиляторы переводят всю программу целиком, и если перевод всей программы
прошёл без ошибок, то полученный двоичный код можно запускать на
выполнение.

Если в качестве транслятора выступает компилятор, то процесс перевода текста
программы в машинный код называют компиляцией. При переводе программы с языка
Pascal в машинный код используются именно компиляторы2).

Рассмотрим основные этапы обработки компилятором программы на языке Pascal.

1. Компилятор анализирует, какие внешние библиотеки3) нужно подключить,

разбирает текст программы на составляющие элементы, проверяет синтаксические
ошибки и в случае их отсутствия формирует объектный код (в Windows — файл с
расширением .obj, в Linux — файл с расширением.o). Получаемый на этом этапе
двоичный файл (объектный код) не включает в себя объектные коды
подключаемых библиотек.

2. На втором этапе компоновщик подключает к объектному коду программы

объектные коды библиотек и генерирует исполняемый код программы. Этот этап
называется компоновкой или сборкой программы. Полученный на этом этапе
исполняемый код программы можно запускать на выполнение.

На сегодняшний день существует множество компиляторов языка Pascal, среди
которых можно выделить Borland Pascal, Delphi, а также свободно распространяемый
кроссплатформенный компилятор языка Free Pascal и среду визуального
программирования Lazarus.

1.2 Среда программирования Free Pascal

Рассмотрим процесс установки компилятора Free Pascal в ОС Linux. Для установки
программ в операционной системе Linux служит менеджер пакетов. В разных
дистрибутивах Linux используются различные менеджеры пакетов, например, в ALT
Linux можно воспользоваться программой Synaptic. Окно Synaptic представлено на
рис. 1.1. В школьной линейке дистрибутивов ALT Linux Free Pascal и Lazarus
присутствуют сразу после установки операционной системы.

8

Рис. 1.1.  Менеджер пакетов Synaptic

Обратите внимание, что для установки программ необходимо установить список
источников программ (список репозиториев4)).

Для установки Free Pascal в окне Synaptic (см. рис. 1.1) необходимо щёлкнуть по
кнопке Найти и в открывшемся окне ввести fpc (см. рис. 1.2). Менеджер программ
находит программу FreePascal, после чего в окне Synaptic необходимо отметить
программы fpc (Free Pascal Compiler Meta Package) для установки (с помощью
контекстного меню или с помощью кнопки Отметить для обновления) и начать
установку, щёлкнув по кнопке Применить. После этого начнётся процесс загрузки
пакетов из Интернета и их установки.

В состав метапакета fpс входит компилятор языка Free Pascal fpc и среда разработки fpide. Для запуска среды разработки в Linux необходимо просто в терминале набрать fp.
На рис. 1.3 представлено окно среды разработки программ на языке Free Pascal в ОС
Linux.

9

Рис. 1.2.  Окно поиска компилятора Free Pascal в Synaptic

Рис. 1.3.  Среда программирования Free Pascal в ОС Linux

Для установки Free Pascal в ОС Windows необходимо запустить скачанный со
страницы ссылка: загрузки - http://www.freepascal.org/down/i386/var инсталяционный
файл. Первое диалоговое окно сообщит о начале процесса установки Free Pascal на
компьютер. Для продолжения установки во всех следующих окнах нужно выбирать
кнопку Next, для возврата к предыдущему шагу — кнопку Back, а для прерывания
процесса установки — кнопку Cancel. В следующем окне нужно определить путь для
установки Free Pascal. По умолчанию установка происходит в корневой каталог диска
С. Для выбора другого пути установки можно воспользоваться кнопкой Browse…
Кроме того, в этом окне выводится информация о количестве свободного места на
диске. В следующих четырёх окнах пользователь сможет выбрать из списка тип
установки: Full Installation (полная), Minimum Installation (минимальная), Custom
Installation (выбор компонентов), указать название устанавливаемого приложения в
главном меню, выбрать типы файлов, поддерживаемых средой, и начать процесс
установки Free Pascal, нажав кнопку Install. Контролировать процесс установки можно
с помощью линейного индикатора.

10