Функции
Введение
Ч ем дальше мы изучаем си, тем больше становятся программы. Мы собираем все действия в одну функцию main и по несколько раз копируем одни и те же действия, создаём десятки переменных с уникальными именами. Наши программы распухают и становятся всё менее и менее понятными, ветвления становятся всё длиннее и ветвистее.
Но из сложившейся ситуации есть выход! Теперь мы научимся создавать функции на си. Функции, во-первых, помогут выделить в отдельные подпрограммы дублирующийся код, во-вторых, помогут логически разбить программу на части, в-третьих, с функциями в си связано много особенностей, которые позволят использовать новые подходы к структурированию приложений.
Функция – это именованная часть программы, которая может быть многократно вызвана из другого участка программы (в котором эта функция видна). Функция может принимать фиксированное либо переменное число аргументов, а может не иметь аргументов. Функция может как возвращать значение, так и быть пустой (void) и ничего не возвращать.
Мы уже знакомы с многими функциями и знаем, как их вызывать – это функции библиотек stdio, stdlib, string, conio и пр. Более того, main – это тоже функция. Она отличается от остальных только тем, что является точкой входа при запуске приложения.
Функция в си определяется в глобальном контексте. Синтаксис функции:
Самый простой пример – функция, которая принимает число типа float и возвращает квадрат этого числа
Внутри функции sqr мы создали локальную переменную, которой присвоили значение аргумента. В качестве аргумента функции передали число 9,3. Служебное слово return возвращает значение переменной tmp. Можно переписать функцию следующим образом:
В данном случае сначала будет выполнено умножение, а после этого возврат значения. В том случае, если функция ничего не возвращает, типом возвращаемого значения будет void. Например, функция, которая печатает квадрат числа:
в данном случа return означает выход из функции. Если функция ничего не возвращает, то return можно не писать. Тогда функция доработает до конца и произойдёт возврат управления вызывающей функции.
Если функция не принимает аргументов, то скобки оставляют пустыми. Можно также написать слово void:
Формальные и фактические параметры
П ри объявлении функции указываются формальные параметры, которые потом используются внутри самой функции. При вызове функции мы используем фактические параметры. Фактическими параметрами могут быть переменные любого подходящего типа или константы.
Например, пусть есть функция, которая возвращает квадрат числа и функция, которая суммирует два числа.
Обращаю внимание, что приведение типов просиходит неявно и только тогда, когда это возможно. Если функция получает число в качестве аргумента, то нельзя ей передать переменную строку, например «20» и т.д. Вообще, лучше всегда использовать верный тип или явно приводить тип к нужному.
Если функция возвращает значение, то оно не обязательно должно быть сохранено. Например, мы пользуемся функцией getch, которая считывает символ и возвращает его.
Передача аргументов
При передаче аргументов происходит их копирование. Это значит, что любые изменения, которые функция производит над переменными, имеют место быть только внутри функции. Например
Программы выведет
200
100
200
Понятно почему. Внутри функции мы работаем с переменной x, которая является копией переменной d. Мы изменяем локальную копию, но сама переменная d при этом не меняется. После выхода из функции локальная переменная будет уничтожена. Переменная d при этом никак не изменится.
Каким образом тогда можно изменить переменную? Для этого нужно передать адрес этой переменной. Перепишем функцию, чтобы она принимала указатель типа int
Вот теперь программа выводит
200
100
100
Здесь также была создана локальная переменная, но так как передан был адрес, то мы изменили значение переменной d, используя её адрес в оперативной памяти.
В программировании первый способ передачи параметров называют передачей по значению, второй – передачей по указателю. Запомните простое правило: если вы хотите изменить переменную, необходимо передавать функции указатель на эту переменную. Следовательно, чтобы изменить указатель, необходимо передавать указатель на указатель и т.д. Например, напишем функцию, которая будет принимать размер массива типа int и создавать его. С первого взгляда, функция должна выглядеть как-то так:
Но эта функция выведет ERROR. Мы передали адрес переменной. Внутри функции init была создана локальная переменная a, которая хранит адрес массива. После выхода из функции эта локальная переменная была уничтожена. Кроме того, что мы не смогли добиться нужного результата, у нас обнаружилась утечка памяти: была выделена память на куче, но уже не существует переменной, которая бы хранила адрес этого участка.
Для изменения объекта необходимо передавать указатель на него, в данном случае – указатель на указатель.
Вот теперь всё работает как надо.
Ещё подобный пример. Напишем функцию, которая принимает в качестве аргумента строку и возвращает указатель на область памяти, в которую скопирована эта строка.
В этом примере утечки памяти не происходит. Мы выделили память с помощью функции malloc, скопировали туда строку, а после этого вернули указатель. Локальные переменные были удалены, но переменная test хранит адрес участка памяти на куче, поэтому можно его удалить с помощью функции free.
Объявление функции и определение функции. Создание собственной библиотеки
В си можно объявить функцию до её определения. Объявление функции, её прототип, состоит из возвращаемого значения, имени функции и типа аргументов. Имена аргументов можно не писать. Например
Это смешанная рекурсия – функция odd возвращает 1, если число нечётное и 0, если чётное.
Обычно объявление функции помещают отдельно, в .h файл, а определение функций в .c файл. Таким образом, заголовочный файл представляет собой интерфейс библиотеки и показывает, как с ней работать, не вдаваясь в содержимое кода.
Давайте создадим простую библиотеку. Для этого нужно будет создать два файла – один с расширением .h и поместить туда прототипы функций, а другой с расширением .c и поместить туда определения этих функций. Если вы работаете с IDE, то .h файл необходимо создавать в папке Заголовочные файлы, а файлы кода в папке Файлы исходного кода. Пусть файлы называются File1.h и File1.c
Перепишем предыдущий код. Вот так будет выглядеть заголовочный файл File1.h
Содержимое файла исходного кода File1.c
Наша функция main
Рассмотрим особенности каждого файла. Наш файл, который содержит функцию main, подключает необходимые ему библиотеки а также заголовочный файл File1.h. Теперь компилятору известны прототипы функций, то есть он знает возвращаемый тип, количество и тип аргументов и имена функций.
Заголовочный файл, как и оговаривалось ранее, содержит прототип функций. Также здесь могут быть подключены используемые библиотеки. Макрозащита #define _FILE1_H_ и т.д. используется для предотвращения повторного копирования кода библиотеки при компиляции. Эти строчки можно заменить одной
Файл File1.c исходного кода подключает свой заголовочный файл. Всё как обычно логично и просто. В заголовочные файлах принято кроме прототипов функций выносить константы, макроподстановки и определять новые типы данных. Кроме того, именно в заголовочных файлах можно обширно комментировать код и писать примеры его использования.
Передача массива в качестве аргумента
К ак уже говорилось ранее, имя массива подменяется на указатель, поэтому передача одномерного массива эквивалентна передаче указателя. Пример: функция получает массив и его размер и выводит на печать:
В этом примере функция может иметь следующий вид
Также напомню, что правило подмены массива на указатель не рекурсивное. Это значит, что необходимо указывать размерность двумерного массива при передаче
Либо, можно писать
Если двумерный массив создан динамически, то можно передавать указатель на указатель. Например функция, которая получает массив слов и возвращает массив целых, равных длине каждого слова:
Можно вместо того, чтобы возвращать указатель на массив, передавать массив, который необходимо заполнить
На этом первое знакомство с функциями заканчивается: тема очень большая и разбита на несколько статей.
Источник
Способы передачи параметров функциям
Механизм параметров является основным способом обмена информацией между вызываемой и вызывающей функциями. В операторе вызова функции записывают аргументы функции, а в заголовке описания функции перечисляют параметры.
В С++ передача параметров осуществляется тремя способами:
· по копии (или по значению);
· по адресу (или через указатель);
Это определяется видом объявления параметра в заголовке функции.
Рассмотрим все три способа передачи на примере функции обмена Change(). Ей передаются два параметра, и она должна поменять местами их значения.
1. Передача по копии (по значению):
При передаче по значению объявление параметра похоже на объявление переменной: Тип ИмяПараметра. Такой параметр считается отдельной локальной переменной в теле функции. Ни в заголовке, ни в теле функции не должно быть других параметров или переменных с таким же именем.
Опишем работу программы. В области видимости функции main() существуют две локальные переменные A и B, которые проинициализированы значениями 10 и 20. В момент вызова функции Change() в стеке создаются параметры X и Y, которые получают копии значений аргументов A и B, а также переменная temp. Затем с помощью этой переменной происходит перестановка значений параметров X и Y (прежние значения выделены красным цветом). Однако по окончании работы функции Change() переменные X, Y и temp уничтожаются, поскольку являются локальными переменными, а значения аргументов A и B остаются неизменными.
Таким образом, функция Change() не решает поставленной перед ней задачи. Тем не менее, данный пример иллюстрирует особенность использования параметров-копий: никакие изменения значения параметра внутри функции не отражаются на значении переменной-аргумента, так как параметр является локальной переменной. Это способ передачи параметров в C++ используется по умолчанию.
2. Передача по адресу (через указатель):
Способ передачи параметров по адресу используется для того, чтобы через указатели обеспечить непосредственный доступ к значениям аргументов. В момент вызова функции Change() в стеке создаются параметры-указатели X и Y, которые получают копии адресов аргументов A и B. Теперь параметры X и Y указывают на аргументы A и B. Несмотря на то, что функции Change() не известны имена аргументов A и B, ей известны их адреса, поэтому она имеет доступ к их значениям. С помощью переменной temp происходит перестановка значений аргументов A и B (прежние значения выделены красным цветом). По окончании работы функции Change() переменные X, Y и temp уничтожаются, поскольку являются локальными переменными, но аргументы A и B остаются с новыми значениями. Таким образом, функция выполнила поставленную задачу.
3. Передача по ссылке:
Этот способ передачи параметров появился в C++ для того, чтобы упростить работу с указателями. При передаче по ссылке объявление параметра представляет собой объявление ссылки без инициализации: Тип &ИмяПараметра. Параметр-ссылка локальна в функции: ни в заголовке, ни в ее теле не должно быть объявлено других параметров и переменных с таким же именем. Инициализация параметра-ссылки выполняется во время вызова функции.
В самом простом случае при вызове функции в качестве аргумента задается имя переменной. Тип переменной-аргумента должен совпадать с типом параметра-ссылки. Ссылка становится альтернативным именем аргумента, поэтому любые действия, выполняемые со ссылкой в теле функции, мгновенно отражаются на состоянии аргумента.
В момент вызова функции Change() у аргументов A и B появляются вторые имена X и Y. Поэтому функция Change фактически напрямую работает с исходными переменными A и B и изменяет их.
Использование параметров-ссылок вместо передачи по значению или по адресу более эффективно, поскольку:
1) не требуется памяти для копирования аргументов в локальные переменные;
2) не требуется времени на их создание и уничтожение.
Поэтому программы с параметрами-ссылками работают быстрее и используют меньше памяти. Это имеет значение при передаче структур данных большого объема.
Передача параметра по ссылке также используется, если функция должна возвратить не один результат, а несколько.
Если требуется запретить изменение параметра, передаваемого по адресу или по ссылке, то используется модификатор const, например:
int Func( int a, const double &b);
СОВЕТ Рекомендуется указывать const перед всеми параметрами, изменение которых в функции не предусмотрено. Это облегчает отладку. Кроме того, на место параметра типа const& может передаваться константа.
Параметры, передаваемые в функцию, могут быть любого типа (например, вещественного, структурой, перечислением, объединением, указателем), кроме массива или функции, которые передаются с помощью указателей.
Источник
C++. Функции. Передача параметров. Оператор return
Из данной статьи Вы узнаете о передаче параметров в функцию и о возврате результата с помощью оператора return. Рассмотрим теоретический материал.
Передача параметров в функцию
Обмен информацией между вызываемой и вызывающей функциями осуществляется с помощью механизма передачи параметров. Список_переменных, указанный в заголовке функции называется формальными параметрами или просто параметрами функции. Список_переменных в операторе вызова функции — это фактические параметры или аргументы.
Передача параметров выполняется следующим образом. Вычисляются выражения, стоящие на месте фактических параметров. Затем формальным параметрам присваиваются значения фактических. Выполняется проверка типов и при необходимости выполняется их преобразование.
Передача параметров в функцию может осуществляться по значению и по адресу.
При передачи данных по значению функция работает с копиями фактических параметров, и доступна к исходным значениям аргументов у нее нет. При передачи по адресу в функцию передается не переменная, а ее адрес, и, следовательно, функция имеет доступ к ячейкам памяти, в которых хранятся аргументов. Таким образом, данные, переданные по значению, функция изменить не может, в отличие от данных, переданных по адресу.
Если требуется запретить изменение параметра внутри функции, используют модификатор const. Заголовок функции в общем виде будет выглядеть так:
Источник
