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

9028. Концепции истины. Проблема критериев истины 32.5 KB
  Концепции истины. Проблема критериев истины Рассматривая философскую теорию истины, мы ставим два вопроса: какие свойства знания определяют его истинность? как отличить истину ото лжи или заблуждения? В русской философии понятия ложь и...
9029. Виды и строение знания. Обыденное, научное и философское знание 34.5 KB
  Виды и строение знания. Обыденное, научное и философское знание Начиная с Демокрита философы занимали себя разделением знаний, попыткой их классификации и, соответственно, установлением связей между обозначенными видами. Современная эпистемология де...
9030. Предмет и типы социальной философии 37.5 KB
  Предмет и типы социальной философии Социальная философия имеет своим объектом познания общество, т. е. занимается познанием социальной действительности. В строгом смысле слова любое познание, поскольку оно протекает в обществе, является социальным...
9031. Глобалистика и ее проблемы. Глобальные проблемы современной цивилизации 42.5 KB
  Глобалистика и ее проблемы. Глобальные проблемы современной цивилизации Исторические типы взаимосвязи природы и общества определяются переходом от присваивающего к производящему хозяйству. Существуют три основных этапа такой взаимосвязи: 1 этап...
9032. Учение Августина 14.58 KB
  Учение Августина. Черты средневековой философии: теоцентризм - единый бог в центре бытия креационизм – разделение бытия на сущее (бога) и сотворенное богом провиденциализм – Бог знает все, все наполняет смыслом традиционализм...
9033. АНТИЧНЫЙ АТОМИЗМ (ДЕМОКРИТ, ЭПИКУР, ЛУКРЕЦИЙ КАР). 16.31 KB
  Античный атомизм (Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар). Демокрит (460-360 гг.), продолжая материалистические традиции своих предшественников, в частности Левкиппа, считал, что весь мир состоит из атомов и пустоты. Все атомы создают бытие во всей полноте,...
9034. ФИЛОСОФСКИЕ ВЗГЛЯДЫ АРИСТОТЕЛЯ 15.81 KB
  Философские взгляды Аристотеля. Аристотель (также Стогирит, 384-322 г.), один из учеников Платона, во многом заложил основы для выделения философии как самостоятельной науки. Его основные сочинения - Метафизика, О душе, Первая вторая...
9035. СПЕЦИФИКА ФИЛОСОФСКИХ РАЗМЫШЛЕНИЙ О БЫТИИ 14.23 KB
  Специфика философских размышлений о бытии. Философия - это знание всеобщего во взаимодействии мира и человека. Объединяющим началом для человека и мира является бытие. Бытие - одна из основных категорий философии, которая изучается со врем...
9036. УЧЕНИЕ ГЕРАКЛИТА. 14.05 KB
  Учение Гераклита. Взгляды Гераклита [Темного] (544-480 гг.), уроженца Эфеса, были продолжением учения представителей Милетской школы. Гераклит обращает внимание на динамизм всего сущего и считает динамизм главной характеристикой первоначала. Он пров...