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

13323. Визначення теплоти розчинення солі 460 KB
  Лабораторна робота № 9. Визначення теплоти розчинення солі. Мета роботи: адослідним шляхом визначити теплоту розчинення солі; бустановити залежність теплоти розчинення солі від концентрації розчину. Прилади та матеріали: посудина Дюара термометр мензурка сі...
13324. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ ТА СЕРЕДНЬОЇ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ 400 KB
  Лабораторна робота № 10 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ ТА СЕРЕДНЬОЇ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ Мета роботи: а вивчення основних законів молекулярнокінетичної теорії газів; б експериментальне визначення основних параметрів молекулярн...
13325. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ 696 KB
  Лабораторна робота №11 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ Мета роботи: авивчення термічного розширення твердих тіл; бекспериментальне визначення коефіцієнта лінійного розширення різних матеріалів. Прилади та матеріали: прилад для в...
13326. Визначення вязкості рідини капілярним віскозиметром 365 KB
  Лабораторна робота № 12 Визначення вязкості рідини капілярним віскозиметром. Мета роботи: авивчення властивостей рідини; бекспериментальне визначення коефіцієнта вязкості рідини. Прилади та матеріали: віскозиметр секундомір спирт дистильована вод
13327. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом Ребіндера 223 KB
  Лабораторна робота №7 Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом Ребіндера. Мета роботи: аВизначення властивостей рідини: бВивчення методів та експериментальне визначення коефіцієнта поверхневого натягу. Прилади та матеріали: аспіратор установка
13328. Комп’ютерний вибір оптимальних однорідних термоелектричних матеріалів для термоелектрики 29.5 KB
  Звіт до лабораторної роботи № 1 Компютерний вибір оптимальних однорідних термоелектричних матеріалів для термоелектрики Мета роботи Використовуючи експериментальні дані кінетичних коефіцієнтів навчитись проводити раціональний вибір термоелектричного мат
13329. Моделювання матеріалу n – типу провідності на основі Bi - Sb в оптимальному магнітному полі для низькотемпературного охолодження 27 KB
  Звіт до лабораторної роботи № 2 Моделювання матеріалу n типу провідності на основі Bi Sb в оптимальному магнітному полі для низькотемпературного охолодження Мета роботи Використовуючи експериментальні залежності коефіцієнтів Зеебека α електропровідності σ ...
13330. Проектування термоелектричного матеріалу для віток термоелемента на основі мікроскопічної теорії явищ перенесення 38 KB
  Звіт до лабораторної роботи № 3 Проектування термоелектричного матеріалу для віток термоелемента на основі мікроскопічної теорії явищ перенесення Мета роботи На основі макроскопічної теорії явищ перенесення навчитись моделювати напівпровідниковий матеріа
13331. Оптимізація однорідних термоелектричних матеріалів на основі мікроскопічної теорії явищ переносу 79 KB
  Звіт до лабораторної роботи № 4 Оптимізація однорідних термоелектричних матеріалів на основі мікроскопічної теорії явищ переносу Мета роботи Набути навички визначення оптимальних властивостей матеріалу віток при яких досягається максимальне значення параме