Описание функций

Лабораторная работа №8. Функции

Цель и порядок работы

Цель работы – изучить возможности языка по организации функций, получить практические навыки в составлении программ с их использованием.

Порядок выполнения работы:

- ознакомиться с описанием лабораторной работы;

- получить задание у преподавателя, согласно своему варианту;

- написать программу и отладить ее на ЭВМ;

- оформить отчет.

Краткая теория

Функция – самостоятельная единица программы, спроектированная для реализации конкретной задачи, представляющая именованную группу операторов и выполняющая законченное действие. Вызов функции приводит к выполнению некоторых действий. К функции можно обратиться по имени, передать ей значения и получить из нее результат. Функции избавляют нас от повторного программирования, позволяют использовать их в различных программах, повышают уровень модульности программы. Функции нужны для упрощения структуры программы. Разбив задачу на подзадачи и оформив каждую из них в виде функций, мы улучшаем понятность и структурированность программы.

На практике программирования часто встречается ситуация, когда одну и ту же группу операторов, реализующих определенный алгоритм, требуется повторить без изменений в нескольких других местах программы. Такую группу операторов во всех языках программирования принято называть подпрограммой, ее можно вызвать для исполнения по имени любое количество раз из различных мест программы.

Подпрограмма имеет ту же структуру, что и монолитная программа. То есть может содержать разделы описания переменных, типов, констант и т.д. Имена объектов, описанных в подпрограмме, считаются известными только в пределах данной подпрограммы.

Описание функций

Функция может принимать параметры и возвращать значение. Передача в функцию различных аргументов позволяет, записав ее один раз, использовать многократно для разных данных. Чтобы использовать функцию, не требуется знать, как она работает – достаточно знать, как ее вызвать.

Для использования функции тоже требуется знать только ее интерфейс (т. е. правила обращения). Интерфейс грамотно написанной функции определяется ее заголовком, потому что в нем указывается все, что необходимо для ее вызова: имя функции, тип результата, который она возвращает, а также, сколько аргументов и какого типа ей нужно передать.

Объявление функции (прототип, заголовок, сигнатура) задает ее имя, тип возвращаемого значения и список передаваемых параметров. Формат простейшего заголовка (прототипа) функции:

[ класс ] тип имя ([ список_формальных_параметров ]);

Определение функции содержит, кроме объявления, тело функции, представляющее собой последовательность операторов и описаний в фигурных скобках:

[ класс ] тип имя ([ список_формальных_параметров ])

{

тело функции

}

Выражение, записанное в квадратных скобках, является опциональным и может быть опущено.

Рассмотрим составные части определения.

1. С помощью необязательного модификатора класс можно явно задать область видимости функции, используя ключевые слова extern и static:

- extern – глобальная видимость во всех модулях программы (по умолчанию);

- static – видимость только в пределах модуля, в котором определена функция.

2. Тип возвращаемого функцией значения может быть любым, кроме массива и функции (но может быть указателем на массив или функцию). Если функция не должна возвращать значение, указывается тип void.

3. Список формальных параметров определяет данные, которые требуется передать в функцию при ее вызове. Элементы списка параметров разделяются запятыми. Для каждого параметра, передаваемого в функцию, указывается его тип и имя (в объявлении имена можно опускать), а также значение параметра по умолчанию (при этом все параметры правее данного должны также иметь значения по умолчанию).

Функция активируется с помощью оператора вызова функции, в котором содержатся имя функции и параметры (если это необходимо). Вызов функции приводит к выполнению операторов, составляющих тело функции, и выглядит следующим образом:

имя ([ список_фактических_параметров ]);

В определении, в объявлении и при вызове одной и той же функции типы и порядок следования параметров должны совпадать. На имена параметров ограничений по соответствию не накладывается, поскольку функцию можно вызывать с различными аргументами, а в прототипах имена компилятором игнорируются (они служат только для улучшения читаемости программы).

Функцию можно определить как встроенную с помощью модификатора inline, который рекомендует компилятору вместо обращения к функции помещать ее код непосредственно в каждую точку вызова. Модификатор inline ставится перед типом функции. Он применяется для коротких функций, чтобы снизить накладные расходы на вызов (сохранение и восстановление регистров, передача управления). Директива inline носит рекомендательный характер и выполняется компилятором по мере возможности. Использование inline-функций может увеличить объем исполняемой программы. Определение функции должно предшествовать ее вызовам, иначе вместо inline-расширения компилятор сгенерирует обычный вызов.

Все величины, описанные внутри функции, а также ее параметры, являются локальными. Областью их действия является функция. При вызове функции, как и при входе в любой блок, в стеке выделяется память под локальные автоматические переменные. Кроме того, в стеке сохраняется содержимое регистров процессора на момент, предшествующий вызову функции, и адрес возврата из функции для того, чтобы при выходе из нее можно было продолжить выполнение вызывающей функции.

При выходе из функции соответствующий участок стека освобождается, поэтому значения локальных переменных между вызовами одной и той же функции не сохраняются. Если этого требуется избежать, при объявлении локальных переменных используется модификатор static.

Тип возвращаемого значения и типы параметров совместно определяют тип функции.

Возврат вычисленного значения организуется следующим образом. В теле функции должен присутствовать оператор return после которого следует выражение, вычисляющее возвращаемое значение. Таких операторов может быть несколько; важно, чтобы хоть один из них срабатывал в процессе выполнения тела функции. Тип выражения в правой части такого присваивания должен быть совместимым с типом функции.

Для вызова функции в простейшем случае нужно указать ее имя, за которым в круглых скобках через запятую перечисляются имена передаваемых аргументов. Вызов функции может находиться в любом месте программы, где по синтаксису допустимо выражение того типа, который формирует функция. Если тип возвращаемого функцией значения не void, она может входить в состав выражений или, в частном случае, располагаться в правой части оператора присваивания.

Пример функции, возвращающей сумму двух целых величин:

#include " stdafx.h"

#include < iostream>

using namespace std;

int sum(int а, int b); // объявление функции

void main()

{

int a = 2, b = 3, c, d;

c = sum(a, b); // вызов функции

cin > > d;

cout < < sum(c, d) < < endl; // вызов функции

a = 3*sum(c, d) - b; // вызов функции

cout < < a < < endl;

return;

}

int sum(int a, int b) // определение функции

{

return (a + b);

}

Объявление и определение функции может совпадать, но перед вызовом компилятор должен знать прототип функции, поэтому одновременное объявление и определение должно следовать перед вызовом функции.

Пример функции нахождения максимума двух чисел:

#include " stdafx.h"

#include < iostream>

using namespace std;

int max(int x, int y) // одновременно объявление и определение функции

{

if (x > y)

return x;

else

return y;

}

void main()

{

int a = 2, b = 3, c, d;

c = max(a, b); // вызов функции

cout < < c < < endl;

cin > > d;

cout < < max(c, d) < < endl; // вызов функции

return;

}