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

84669. МНОГООБРАЗИЕ РЫБ. КЛАСС КОСТНЫЕ РЫБЫ 63.5 KB
  Цель: Продолжить работу по знакомству с многообразием рыб их приспособленностях к жизни в различных условиях водной среды; формировать умения сравнивать и описывать особенности строения рыб процессы жизнедеятельности познакомиться с наиболее распространёнными отрядами.
84670. Антонимы. Урок русского языка 18.37 KB
  Образовательные задачи: Обеспечить в ходе урока усвоение знаний по теме. Обеспечить формирование умения определять лексическое значение слова. Развивающие задачи: Развитие умения применять новые знания на практике. Формирование умения анализировать и обобщать знания по теме «Антонимы».
84671. Я и мои друзья 2.65 MB
  Цель: Осознание собственного влияния на друзей и значимости их в своей жизни. Задачи: Содействовать раскрытию участников и установлению доверительных отношений. Формировать способность чувствовать состояние другого человека, понимать его мысли и поступки.
84672. Розбір прислівника як частини мови. Систематизація вивченого про прислівник 19.3 KB
  Мета: узагальнити й систематизувати знання семикласників з розділу Прислівник його вживання і правопис сформувати цілісну систему особистих знань учнів з теми структурувати вивчений теоретичний матеріал удосконалювати орфографічні вміння й навички...
84673. Интеллектуальный конкурс «Своя игра» 52.5 KB
  Цель: повторение и обобщение изученного материала; развивать интеллектуальные способности учащихся; воспитывать уважительное отношение к истории. Сегодняшнюю встречу мы начнем словами Ильяса Есенберлина «Любовь к своему Отечеству – это то, что делает нацию нацией, а человека гражданином»
84674. Здоров’я – найцінніший скарб 87 KB
  Мета: узагальнити знання учнів про здоров’я, формувати бажання вести здоровий спосіб життя, поглибити знання учнів про шкідливі звички та їх вплив на здоров’я, виховувати почуття відповідальності за збереження свого здоров’я.
84675. В гости к пернатым друзьям. Экологическая викторина 413 KB
  Оформление: заголовок мероприятия фотографии и рисунки птиц цитата: Покормите птиц зимой Пусть со всех концов К вам слетятся как домой Стайки на крыльцо. Покормите птиц. Оборудование: чёрный ящик диск Птицы средней полосы России.
84676. Образи повісті Ольги Кобилянської «Земля». Духовні орієнтири твору 99.5 KB
  Мета: навчальна: розкрити образи повісті, удосконалювати вміння на основі аналізу твору характеризувати героїв, усвідомити майстерність письменниці в розкритті різних психологічних типів людей, у порушенні «вічних проблем» і спробі їх вирішити.
84677. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА 72.11 KB
  Способствовать овладению основными способами мыслительной деятельности учащихся анализ сравнение умение делать выводы работать по алгоритму доказывать объяснять понятия. Способствовать развитию речи учащихся развивать пространственные представления учащихся; содействовать формированию у обучающихся...