4870

Функции. Способы передачи параметров. Значения по умолчанию. Рекурсия

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Функции. Способы передачи параметров. Значения по умолчанию. Рекурсия. Функцией называют поименованный блок программного кода. Передача управления этому блоку в процессе работы программе осуществляется в виде вызова функции. Функция может иметь па...

Русский

2012-11-28

46.5 KB

9 чел.

Функции. Способы передачи параметров. Значения по умолчанию. Рекурсия.

Функцией называют «поименованный» блок программного кода. Передача управления этому блоку в процессе работы программе осуществляется в виде вызова функции. Функция может иметь параметры (аргументов), а также возвращаемое значение. В каждой программе на С++ должна присутствовать функция main, которая первой получает управление при запуске программы. Все остальные функции вызываются из main (с учетом возможной вложенности вызовов).

Заголовок функции, т.е. тип возвращаемого значения, её имя и список формальных параметров, называют прототипом функции. Действия, которые производит функция, составляют её тело, оно заключено в фигурные скобки. Прототип и тело вместе составляют определение функции. Функция должна быть объявлена до момента её вызова, для объявления функции достаточно её прототипа.

В идеале, функция должна представлять собой реализацию некоторой «обособленной» функциональности, максимально пригодную для многократного использования в разных местах программы. В качестве простого примера рассмотрим функцию, вычисляющую квадрат от числа:

// Функция вычисляет квадрат заданного числа

double square( double d )

{

 return d * d;

}

// Вызов функции

double x = square( 5.0 );

Оператор return предписывает немедленный выход из функции с возвратом соответствующего значения. Если функция не имеет возвращаемого значения (т.е. имеет тип void), то и return вызывается без параметров. Завершающий return для таких функций можно опустить.

 

// Функция выводит на экран корень числа, переданного в качестве параметра

void printSqrt( double d )

{

 if ( d < 0 )

{

 std::cout << "Ошибка! d < 0" << std::endl;

 return;

}

std::cout << "Корень из d: " << std::sqrt( d ) << std::endl;

}

Если функция не имеет ни параметров, ни возвращаемого значения, то её «полезное» предназначение может состоять в изменении состояния каких-либо «внешних» по отношению к функции (например, глобальных) объектов:

void coutendl() // функция выполняет «перевод строки» на экране

{

std::cout << std::endl;

}

Выполнение функции происходит тогда, когда в тексте программы встречается оператор вызова. Если функция принимает параметры, при вызове должны быть указаны фактические параметры, т.е. значения всех её аргументов.

Вызов функции может обрабатываться двумя способами. Если функция объявлена встроенной (со спецификатором inline), то компилятор просто подставит тело функции в точку вызова. В остальных случаях, в стековой памяти резервируется место необходимого размера (кадр стека), в котором выделяется память для всех локальных переменных, параметров функции и адреса возврата. По окончании работы функции память освобождается, результат передается на место вызова функции, а управление передается обратно вызывающему коду.

Различают 3 способа передачи параметров в функцию. При передаче по значению параметр получает копию значения, переданного вызывающим кодом. При этом изменение значения параметра внутри функции никак не затрагивает «оригинальное», внешнее значение:

double x2( double d )

{

 // Изменяется значение локальной копии

d = d * 2;

 return d;

}

// Вызывающий код

double y = 5;

double z = x2( y );

// y не изменилось после вызова функции x2

std::cout << y << std::endl;

Передача параметров по значению может быть неприемлема по разным причинам: если производится передача большого объекта, занимающего значительное место в памяти, что делает расходы на его копирование неоправданными. Кроме того, иногда значения параметров должны быть модифицированы внутри функции, что невозможно при передаче по значению.

В таких случаях необходимо использовать передачу по адресу или по ссылке. При передаче по адресу в роли параметров функции выступают указатели.

// Функция обменивает значения двух переменных

void swap( int * px, int * py )

{

 // Запомнили значение по адресу px во временную переменную

 int tmp = * px;

 // Заменили значение по адресу px на значение по адресу pу

* px = * py;

 // Заменили значение по адресу py на tmp

* py = tmp;

}

// Вызывающий код

int a = 5, b = 3;

// Передаем адреса переменных

swap( & a, & b );

Поскольку при вызове функции указатели получают значения адреса внешних переменных, косвенное изменение значения по этому адресу внутри функции затрагивает и внешние «оригинальные» переменные.

При использовании параметров-ссылок реализация swap будет выглядеть так:

// Функция обменивает значения двух переменных

void swap( int & x, int & y )

{

 // Запомнили значение x во временную переменную

 int tmp = x;

 // Заменили значение x на у

x = y;

 // Заменили значение y на tmp

y = tmp;

}

// Вызывающий код

int a = 5, b = 3;

// Передаем адреса переменных

swap( a, b );

Использование ссылок позволяет добиться аналогичного эффекта, как и в случае работы с указателями, но без загромождения кода многочисленными операциями взятия адреса и разыменовывания.

Механизм передачи параметров по адресу и по ссылке часто также используют для возврата дополнительных переменных из функции:

// Функция реализует "безопасное" деление.

// Возвращаемое значение - признак "успеха":

// false при делении на 0

// Параметр result используется как выходной параметр

// и получает значение частного

bool divide( double a, double b, double & result )

{

  if ( b == 0 )

     return false;

  

  result = a / b;

  return true;

}

// Вызывающий код:

double a = 4, b = 5;

double c;

if ( ! divide( a, b, c ) )

{

  // ошибка!

}

Значение параметра по умолчанию –  это значение, которое подразумевается подходящим в большинстве предполагаемых сценариев  использования функции. Это позволяет избежать необходимости передавать значения всех параметров функции во многих случаях. Значения по умолчанию для одного или нескольких параметров оформляются подобно инициализации переменных. При вызове функции, фактические аргументы сопоставляются с формальными параметрами последовательно, и значения по умолчанию могут использоваться только для подстановки вместо отсутствующих последних аргументов.

// Функция округляет val до digit цифр после

// запятой, по умолчанию - до 3го знака

double roundToDigit( double val, int digit = 3 )

{

  int factor = std::pow( 10.0, digit );

  int rounded = static_cast< int >( val * factor + 0.5 );

  return static_cast< double >( rounded ) / factor;

}

// Вызывающий код:

double x = roundToDigit( 1.2345 ); // x = 1.235

double y = roundToDigit( 1.2345, 1 ); // y = 1.2

Рекурсия.

Функция, которая прямо или косвенно вызывает сама себя, называется рекурсивной. Для такой функции необходимо определить условие окончания, иначе рекурсия будет продолжаться бесконечно, что приведет к зависанию программы. Классический пример – рекурсивная реализация функции вычисления факториала:

// Функция вычисляет факториал n

unsigned int fact( unsigned int n )

{

  if ( n == 0 ) // Условие окончания рекурсии

     return 1;

  // Рекурсивно вызываем fact для меньшего n:

  return n * fact( n - 1 );

}

В этом примере функция вызывает сама себя n раз, до тех пор, пока параметр не уменьшится до 0. Последний вызов немедленно возвращает значение 1, и дальше это значение «всплывает» по стеку, пока управление не вернется назад в вызывающий код. Как правило, рекурсивные функции выполняются медленнее их итеративных аналогов, что связано с затратами на вызов функции. Тем не менее, для многих задач, рекурсивный подход представляется наиболее естественным и понятным способом реализации. Надо заметить, что многие оптимизирующие компиляторы способны неявно преобразовать некоторые виды рекурсии в итеративную схему вычислений.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35115. Електрика і магнетизм 12.26 MB
  Потенціал та робота електростатичного поля 17 3. Рух заряджених частинок у електричних та магнітних полях 47 8. ПОЗНАЧЕННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН Фізична величина Позначення Розмірність СІ Валентність Z Маса m M Молярна маса M MN1 Сила F LMT2 Швидкість LT1 Температура T Θ Теплоємність C L2MT2Θ1 Орбітальний момент імпульсу спін повний момент імпульсу l s j L2MT1 Концентрація N L3 Дипольний момент TIL Напруженість електричного поля LMT3I1 Індукція електричного поля L2TI Намагніченість M L1I Поляризованість діелектрика P L2TI...
35116. Информационные технологии. ИТ 391 KB
  Коммуникации: ПК с широким средством периферийных устройств прикладное ПО глобальные и локальные сети. Передача данных традиционным способом или по компьютерной сети. Модель обмена включает в себя формальное описание процедур выполняемых в компьютерной сети. Аппаратные компоненты устройства и узлы для реализации компьютерной сети модемы коммутаторы маршрутизаторы.
35117. Программирование в Turbo Pascal 794 KB
  Вводите внимательно’ if Summa=stoim then writeln‘Спасибо за покупку’ else if Summa stoim then writeln‘Возьмите сдачу’ summastoim else Writeln‘Доплатите’ stoim summa End. Program имя программы ; Раздел описания: Раздел подключения модулей ; Раздел описания типов ; Раздел описания меток ; Раздел описания постоянных ; Раздел описания переменных ; Раздел описания процедур и функций ; begin Раздел операторов ; end. End.; Var; Const ; Begin раздел операторов ; End; Function имя функции список формальных параметров: тип...
35118. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ-УТИЛИЗАТОРОВ 1.25 MB
  Котёл Г420 предназначен для охлаждения технологических газов с целью конденсации паров серы и получения насыщенного пара в процессе обезвреживания сероводородных газов. Котлыутилизаторы – горизонтальные газотрубные с естественной циркуляцией состоят из входной и выходной газовых камер и газотрубного барабана. По ходу газов испарительная поверхность разделена на две отдельные равные ступени. Технологические газы проходят параллельно в каждой ступени входную газовую камеру испарительный пучок и выходную газовую камеру.
35119. Ректификационная колонна непрерывного действия 577.5 KB
  Как правило ректификационные колонны действуют по принципу противотока в целом по всему аппарату в то время как на каждом отдельном участке формирования поверхности контакта фаз схемы взаимодействия фаз могут быть самыми разнообразными. Для обеспечения неравновесных состояний пара и жидкости в нижнюю часть колонны куб подводится теплота а в верхней части колонны теплота отбирается дефлегматор. Жидкая фаза стекает с питающей тарелки вниз и поступает в куб колонны где происходит интенсивное испарение. Образующийся пар подается вниз...
35120. Проектирование сусловарочного апарата для пивоваренного производства 221 KB
  3 Приготовление пивного сусла 1.4 Охлаждение сусла 1. 1 Технологическая схема производства пива Производство пива слагается из следующих этапов:1приём и хранение солода; 2 очистка и дробление солода; 3 приготовление пивного сусла; 4 охлаждение сусла; 5 приготовление дрожжей чистой культуры; 6 главное брожение; 7 дображивание; 8 осветление пива; 9 розлив пива в бутылки и в бочки.3 Приготовление пивного сусла Дроблённый солод смешивается с тёплой водой около 600 С в заторном котле 13.
35121. ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС ВПО 20А 1.82 MB
  В качестве исходных данных использовалась схема пресса с нанесенными габаритными размерами и обозначениями. Для кинематического расчета привода использовались данные о мощности двигателя.
35122. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИБЫЛИ ПРЕДПРИЯТИЯ И ЕЕ АНАЛИЗ НА БАЗЕ 1С: БУХГАЛТЕРИЯ 1.52 MB
  Сводка данных, полученная в результате проведения факторного анализа прибыли, позволяет аналитику выявить степень зависимости прибыли по отдельным факторам, чтобы в дальнейшем учитывать эту информацию при планировании прибыли.
35123. Проектирование котла-утилизатора, предназначенного для охлаждения конвертированных газов 364.5 KB
  Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов-важнейшая задача, значимость которой все возрастает. Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов может быть достигнута при более широком вовлечении в топливно-энергетический баланс страны вторичных энергоресурсов