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

11632. Исследование гальванометра магнитоэлектрической системы 40 KB
  Цель работы: Экспериментальное измерение основных характеристик гальванометра магнитоэлектрической системы. Схема установки: e Г гальванометр с неизвестным внутренним сопротивлением Rg Rm магазин сопротивлений R потенциометр e ЭДС источника ток
11633. ОТРАВЛЯЮЩИЕ И АОХВ ОБЩЕЯДОВИТОГО ДЕЙСТВИЯ. КЛИННИКА, ДИАГНОСТИКА, ЛЕЧЕНИЕ 181.5 KB
  Отравляющими и высокотоксичными веществами (ОВТВ) общеядовитого действия принято называть вещества, способные в результате взаимодействия с различными биохимическими структурами организма вызывать острое нарушение энергетического обмена. Объединяет эти различные по своей клинической природе вещества то, что они вмешиваются в процессы энергообмена на различных уровнях
11634. Изучение законов фотоэффекта 287 KB
  Цель работы: Является изучение основных закономерностей фотоэффекта и экспериментальная проверка закона Столетова для фотоэффекта. Схема установки и расчётная формула: Приборы и материалы: 1 лампа накаливания 2 амперметр 3 вольтметр 4 автот...
11635. Маятник Максвелла, определения момента инерции при падении маятника 51.5 KB
  Цель работы: определить момент инерции маятника Максвелла путем определения времени падения маятника фиксируемое с помощью миллисекундомера. Схема устройства...
11636. Определение удельного сопротивления резистивного провода 38.5 KB
  Цель работы: измерение сопротивления техническим методом и определение удельного сопротивления резистивного проводника. Описание установки: 1. резистивный провод метрическая шкала подвижной кронштейн измерительная часть прибора ...
11637. ОТРАВЛЯЮЩИЕ И АОХВ УДУШАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ. КЛИННИКА, ДИАГНОСТИКА, ЛЕЧЕНИЕ 114.5 KB
  Пульмонотоксичностью обладают очень многие химические вещества. Имея большую площадь поверхности (около 70 м2), лёгкие постоянно подвергаются воздействию ксенобиотиков, содержащихся во вдыхаемом воздухе. В подавляющем большинстве случаев, когда концентрации веществ малы, такие воздействия никак не проявляют себя
11638. Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы 1.29 MB
  Цель работы: Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы. Схема установки и расчётная формула: Приборы и материалы: nл показатель преломления среды; nср показатель преломления материала линзы; R1 R2 радиусы кривизны соответственно I II п
11639. Определение длины световой волны методом колец Ньютона 517 KB
  Целью работы является знакомство с интерференцией волн и определение длины световой волны методом колец Ньютона. Схема установки: Приборы и принадлежности: 1 Линза и стеклянная плоскопараллельная пластинка находящаяся в общей оправе 2 Транс...
11640. Исследовать закономерность соударений тел с помощью компьютерного процесса забивания сваи в грунт 78 KB
  Цель работы: исследовать закономерность соударений тел с помощью компьютерного процесса забивания сваи в грунт. Мы исследовали закономерности соударения тел с помощью компьютерного моделирования процесса забивания сваи в грунт.