פסקל (שפת תכנות)

היסטוריה

אף שבבסיסה השפה פרוצדורלית עם כל היכולות הידועות וכוללת בקרת זרימה, מבני נתונים, קבוצות ומצביעים, כבר בתחילת שנות ה־90 של המאה ה־20 היא הורחבה והוגמשה בתקן נוסף שהרחיב אותה בהרבה היבטים, כך שישנם שני תקנים לפסקל, תקן בסיסי ותקן מורחב.
שפת פסקל תוכננה במקור כדי שהיא תהווה מקור למידה לתחביר, לתכנות, פיתוח חשיבה וכבסיס ללימוד שפות אחרות - היות שהיא שפה בסיסית וקלה ללימוד. כך למשל שפה זו היוותה מקור השראה למתכננים של שפת ויזואל בייסיק, ותפיסות שהיו קיימות בה הועתקו לשפה זו.
בשל תפיסותיה ובהירות קוד המקור שלה, היא שימשה שפה לימודית באוניברסיטאות פרק זמן לא מבוטל. משרד החינוך הישראלי השתמש בשפת פסקל לבחינות הבגרות וללימוד בכיתות, במקביל לשפת C, עד שנת 2006. ההתאמה שלה ללמידה סייעה לה להפוך לשפה משפיעה, בשל העובדה שבוגרי תיכונים רבים בשנות השבעים, השמונים והתשעים היו בעלי ידע בשפה זו.
בפועל השפה הייתה חזקה יותר מהשפה המתוקננת, הואיל והחברות שפיתחו סביבות פיתוח לשפה זו הרחיבו אותה ויצרו שפה גמישה וחזקה יותר, אך יכולות אלה גרמו לתלות במהדר הספציפי עבורו הן נכתבו. בין החברות שפיתחו מהדרים לשפה זו הייתה מיקרוסופט (עם Microsoft Pascal), אך הפופולרית שבהן הייתה חברת בורלנד שפיתחה בסביבת DOS סביבת פיתוח ומהדר בשם טורבו פסקל. בגרסה 5.5 היא הורחבה לתכנות מונחה עצמים ובגרסתה השביעית הוציאה גם סביבת פיתוח לחלונות 16 ביט בשם BPW. גרסה זו לא זכתה לפופולריות ועם עליית התפוצה של מערכת ההפעלה חלונות, טורבו פסקל ירד ממעמדו, ולמעשה הוחלף בסביבת הפיתוח הוויזואלית דלפי, שמשתמשת בפסקל כשפת הקוד הפנימית שלה. קיימות מספר סביבת פיתוח חופשיות לפסקל, אחת מהידועות בהן היא סביבה רב פלטפורמית של הקוד הפתוח בשם FreePascal.

התוכנית "שלום עולם"

Program Hello_World;Begin 
 Writeln ('Hello World!');End.
קוד זה יגרום להצגת "!Hello World" על המסך ולירידת הסמן לשורה הבאה.

פקודות בסיסיות

כל בלוק בשפה מתחיל במילה השמורה Begin ויסתיים במילה השמורה End ולאחריה נקודה. הפקודות בשפה מופרדות ביניהן בעזרת נקודה פסיק (כמו שפות רבות אחרות שהושפעו משפת Algol. בשל ההגדרה של הפקודות ב"מופרדות בנקודה פסיק" ולא "מסתיימות בנקודה פסיק", הוספה של נקודה פסיק לאחר הפקודה האחרונה תגרום לשגיאת הידור; מאפיין זה גרר ביקורת רבה. בסופה של התוכנית יש להוסיף תו נקודה במקום נקודה ופסיק. מחרוזת תוקף בגרש (') יחיד בלבד ולא בגרשיים (") כפי שמקובל בשפות תכנות אחרות. הערה תוקף בתוים (* בתחילתה והתוים *) בסופה.

קבוע

כדי להכריז על קטע זיכרון שתוכנו נשאר קבוע במהלך כל התוכנית, יש להשתמש במילה השמורה Const. לדוגמה:
Const
 Example1 : Boolean = False;
 Example2 : Array [3 .. 5] of Char = ('F', 'o', 'o');

מערך

בפסקל ניתן ליצור מערכים מטיפוסי נתונים שונים כגון מספרים, מחרוזות, מצביעים ואף מבנה רשומות. כדי להכריז על מערך יש לציין את שמו, מספר איבריו וסוג הטיפוס של המערך, למשל, באופן הבא: 
Var myArray : Array [0..261] of Char;
ניתן להגדיר טווח של איברי מערך לא רק באמצעות מספרים אלא אף באמצעות תווים. בדוגמה הבאה יווצר מערך שגודלו יהיה בדיוק מספר האותיות שבא'-ב' הלועזי.
Var aLetters: Array ['A'..'Z'] of Char;
באמצעות התו פסיק ניתן ליצור מערכים רבי ממדים בסוגריים המרובעים שבהם אנו מגדירים את מספר האיברים. בדוגמה הבאה ניתן לראות מערך תלת ממדי המייצג למעשה קובייה.
Var myArray : Array [0..10, 0..10, 0..10] of Char;
לפני השימוש במערך יש לאפס את המערך כדי לנקות אותו ממידע אקראי. כדי לגשת למידע במערך יש להשתמש בסוגריים מרובעים לאחר שם המערך, בהם אינדקס המיוצד על ידי מספר, אות או משתנה.

משתנה מורכב - רשומה

משתנה מסוג "רשומה" הוא משתנה שמוגדר על ידי המתכנת וכולל צירוף של מספר טיפוסי משתנים ביחד. הוא יכול להכיל בתוכו משתנים רגילים, מערכים ומצביעים. שימושים נפוצים הם במבנה ערכים טבלאי וברשימות מקושרות. הגדרת רשומה נעשית באמצעות המילים השמורות Record ו־End, בתוך קטע הקוד של Var. לדוגמה:
Var 
 tW32FindData = Record
 iFileAttributes : LongInt;
 iCreationTime : Array [0..1] of LongInt;
 cFileName : Array [0..261] of Char;
 End;
ניתן ליצור מבנה של רשומה דינמית, שבה תתבצע הגדרה דינמית של המשתנים בזמן ריצה, כאשר המשתנים שברשומה ישתנו בהתאם לערכי שדה או שדות אחרים. הדבר נעשה באמצעות פקודת Case, בדומה לפקודת Case רגילה, יוכרזו משתנים שונים בכל תנאי, וכך מבנה השדות ישתנה מרשומה לרשומה, לפי הערכים שבפועל קיימים בהם.
ניתן להשתמש במילה With על מנת לקצר את הגישה במשתנה רשומה ולוותר על הקידומת של שם משתנה הרשומה, כך לאחר פקודת With אפשר לגשת ישירות למשתני הרשומה.

קבוצות

ניתן ליצור בפסקל אוסף של פריטים מכל סוג שהוא בתוך משתנה יחיד מסוג Set. מספר הפריטים המרבי הוא 256. ניתן לבצע פעולות שונות על קבוצות, כמו למשל בדיקה האם קבוצה מכילה או מוכלת בקבוצה אחרת, איחוד, חיסור וחיתוך בין הקבוצות. דוגמה להגדרת קבוצה:
Var
 TheSet : SET OF BaseType
 TheSet := [Element1, Element2, ... ElementN];

שגרה

שגרה (פרוצדורה) היא קטע ביצועי שאינו מחזיר ערך. שגרה מוגדרת באמצעות כותרת שבה המילה השמורה Procedure, שם השגרה, שמות וסוג הפרמטרים שהיא מקבלת. לאחר מכן ניתן להגדיר קבועים ומשתנים מקומיים. גוף השגרה תחום באמצעות המילים Begin ו־End. לדוגמה:
Procedure PrintManyTimes (t : integer; s : string);
 Var
 i : Integer;
 Begin
 For i := 1 To t Do
 Writeln (s);
 End;
שגרה זו מקבלת מספר (t) ומחרוזת (s). השגרה מדפיסה t פעמים את המחרוזת s.

פונקציה

פונקציה מוגדרת באמצעות כותרת שבה המילה השמורה Function, שם הפונקציה, שמות וסוג הפרמטרים שהיא מקבלת, וסוג תוכן שהיא מחזירה. בדומה לשגרה, לאחר מכן ניתן להגדיר קבועים ומשתנים מקומיים. גוף השגרה תחום באמצעות המילים Begin ו־End. עם זאת במהלך התוכנית יש לבצע השמת ערך לשמה של הפונקציה, פעולה שתגרום לפונקציה להחזיר ערך. לדוגמה:
Function Get_NumberCard (Num : Integer) : Integer;
 Var
 St1 : String;
 Number, Code : Integer;
 Begin
 St1 := Card_GetIdent(C, Num); 
 St1 := Str_Get(St1, 2, '-'); 
 Val(St1, Number, Code);
 Get_NumberCard := Number;
 End;
פונקציה זו מקבלת מספר, קוראת בעצמה לפונקציות אחרות (שלא הוגדרו כאן) מהן היא מקבלת מידע, ולבסוף מחזירה מספר.

השמה

השמה נעשית באמצעות נקודתיים וסימן שווה ("=:"). כך לדוגמה, X := A + 5 הוא חיבור המשתנה A והמספר 5 והשמת התוצאה במשתנה X.

תנאי If...Then...Else

מבנה If...Then...Else מאפשר לבצע פקודות באופן סלקטיבי באמצעות התניה ולבצע הסתעפות של התוכנה לכיוונים שונים. אם והתנאי לא התקבל ניתן לבצע פקודה חלופית באמצעות Else. ניתן לכתוב תנאי If מקוננים.
If Variable > Value Then
 Statement1Else
 Statement2;
אין למקם סימן הנקודה פסיק לאחר המילה Then או לפני ה-Else. ניתן להשתמש ב-Begin ו-End לשם ביצוע מספר פקודות מותנות (פקודה מורכבת).

תנאי Case...End

תנאי Case...End מאפשר ליצור תנאי מרובה על ערכים מטיפוס נתונים סדור מסוג מספרי או Char. היא יכולה לפעול על טווחי ערכים ואף טווחי משנה. בטורבו פסקל נוספה פקודת Else שאינה קיימת בשפה התקנית.
Case Variable of
 Value1: Statment1;
 Value2: Statment2
 Else Statment3;End;

לולאת For...Do

לולאת...For היא פקודה מחזורית המורה לבצע קטע קוד מספר פעמים קבוע מראש. בתחילת הפעלתה יש לקבוע את מספר הפעמים שהיא תתבצע. לדוגמה: For i := 1 To 7 Do. במקרה זה i הוא המשתנה המונה, והמניה תתבצע מ־1 עד ל־7. כברירת מחדל, פסקל תחזור רק על הפקודה שמיד לאחר הוראת הלולאה, בדומה לתנאי If. כדי לכלול מספר פקודות יש להשתמש במילים Begin ו־End.
For i := 1 to 10 Do
 Statement1;

לולאת While...Do

לולאה זו היא פקודה המבצעת את קטע קוד כל עוד תנאי כלשהו מתקיים. היא נחשבת לגמישה יותר מכיוון שהיא יכולה לבחון תנאים שבזמן כתיבת התוכנית אינם ברורים כגון גודל של קובץ.
While Variable > Value Do
 Statement1;

לולאת Repeat...Until

לולאה זו אף היא מתקיימת על פי תנאי. היא דומה ללולאת While...Do וההבדל העיקרי הוא שהתנאי מוערך רק לאחר ביצוע הקוד, ולכן תמיד יתבצע הקוד לפחות פעם אחת. הבדל נוסף הוא שלולאת While ממשיכה לרוץ כל עוד התנאי המוערך מתקיים (כלומר מקבל ערך "TRUE") ואילו לולאת Repeat ממשיכה לרוץ כל עוד התנאי המוערך לא מתקיים (כלומר מקבל ערך "False").
Repeat
 Statement1;Until Variable > Value;

מצביעים והקצאה דינמית

פסקל תומכת בשימוש במצביעים ובהקצאת זיכרון דינמית. כדי ליצור ולהשתמש במצביעים יש להשתמש באופרטור ^. יצירת מצביע נעשית באמצעות שימוש באופרטור ^ בצידו השמאלי של המשתנה המוצבע, ואילו ביצוע פעולת השמה נעשית באמצעות שימוש באופרטור ^ בצידו הימני של המשתנה המצביע.
לדוגמה, כדי להגדיר מבנה ששמו MyRecord ובו שלושה משתנים, כאשר המשתנה RecPtr מצביע אליו, והוא גם משולב כאחד מאיבריו (ליישום של רשימה מקושרת), נכתוב את הקוד הבא:
Type
 String20 = String[20];
 RecPtr = ^MyRecord;
 MyRecord = Record
 Name: String20;
 Age: integer;
 Next: RecPtr
 End;
כדי להכריז על משתנה pb, מצביע מסוג MyRecord, יש לכתוב את הקוד הבא: 
Var
 pb: RecPtr
 
יצירה של רשומה חדשה וביצוע השמה של שם, גיל ומצביע, כך שהמצביע יצביע לכלום, יש לכתוב את הפקודות הבאות:
New(pb);pb^.Name := 'Eli Gold';pb^.Age := 18;pb^.Next := Nil;

הרחבות לפסקל

על פי תקן 10206 הוספו לפסקל שיפורים רבים והעיקריים שבהם: מודולים מוכללים שניתן יהיה להדר כרכיבי תוכנה נפרדים שמקבילים לUnit של טורבו פסקל. סכמה לקביעת טיפוסי משתנים דומים, שיוכלו להיות מוגדרים באופן סטטי או דינמי, כך למשל אפשר להגדיר מערך דינמי כפרמטר של פונקציה. מחרוזת מטיפוס גודל קבוע. משתנה שניתן לכריכה, גישה ישירה לקבצים, מספרים מרוכבים, אתחול ערכים ברשומה באמצעות בנאי, פרמטרים מוגנים משינוי, פונקציות לטיפול בחתימת זמן ואופרטור להעלאה בחזקה.