Программная инженерия. 1 курс 1 семестр / Лекции / L-08.Fynkcii

Что такое функция?

Функция – это именованная последовательность описаний и операторов, выполняющее какое-либо законченное действие.

Функция может принимать параметры и возвращать значение.

Подпрограмма или, другими словами, функция должна быть связана (интегрирована) с основной программой, так сказать, со своим внешним окружением.

С целью обеспечения взаимодействия с остальной частью программы для функции можно предусмотреть так называемые вход и выход.

Вход в функцию — это передача ей аргументов — данных, полученных во внешней части программы. Получив данные из своего внешнего окружения (внешней программы), функция должна их как-то обработать: выполнить некоторые действия, вычислить какое-то значение.

Выход из функции — значение, вычисленное блоком кода данной функции и передаваемое во внешнюю часть программы.

 Входные данные называют параметрами, а выходные —

возвращаемым значением.

Впрочем, функция может и не принимать никаких параметров, а также ничего не возвращать.

Что принимает в качестве параметров и что возвращает функция в результате своей работы, определяет программист, т. е. автор-разработчик программного кода.

Функция — важнейший элемент структурного программирования, позволяющий группировать и обобщать программный код, который может позднее использоваться произвольное число раз. Она является законченной подпрограммой, поэтому у нее есть свои "ввод" и "вывод" — параметры (аргументы) и возвращаемое значение:

С точки зрения внешней программы функция — это "черный ящик". Функция определяет собственную (локальную) область видимости, куда входят входные параметры, а, также, те переменные, которые объявляются непосредственно в теле самой функции.

Главное, что должно быть можно сделать с функцией — это возможность ее вызвать.

Перед использованием функция должна быть объявлена и соответствующим образом определена.

Объявление (declaration) функции содержит список параметров вместе с указанием типа каждого параметра, а, также, тип возвращаемого функцией значения.

Определение (definition) функции содержит исполняемый код функции.

Вызов функции может встретиться в программе до определения, но обязательно после объявления.

Функции, которые не возвращают значений, иногда называют

Подпрограмма (ПП) – это поименованный или иным образом идентифицированный фрагмент компьютерной программы, которому можно передать управление (вызвать) в любой её точке и который имеет возможность вернуть управление в точку, следующую за точкой своего вызова

Плюсы ПП:

Уменьшение размера памяти, занимаемой кодом программы

–почти неактуально в настоящее время.

Структуризация программы с целью удобства её понимания и сопровождения:

Исправление ошибок, оптимизация, расширение функциональности в ПП автоматически отражается на всех её вызовах

Вынесение в ПП даже однократно выполняемого набора действий делает программу более понятной и обозримой

 В языке Си подпрограммы называются функциями

Описание функции делится на:

Заголовок – тип результата, имя функции и список параметров функции

Если тип-результата есть void, то функция не возвращает результата – аналог процедуры в языке Паскаль

Тело – это набор инструкций, который будет выполнен, когда функция будет вызвана

Вызов – это частный случай постфиксного выражения языка Си (A + B → A B +)

Вам уже знакомы функции:

Функции ввода-вывода – <stdio.h>:

printf() – форматный вывод в stdout

scanf() – форматный ввод (чтение данных) из потока stdin

getchar(), putchar(int c) и т.д.

Функции работы с файлами:

FILE *fopen(char *filename, char *mode)

int fflush(FILE *f)

int fclose(FILE *f) и т.д.

* * *

Функции работы со строками – <string.h> Математические функции – <math.h> Функции общего назначения – <stdlib.h>

Функции работы с датой и временем – <time.h>

** *

Функции – это самостоятельные единицы программы, предназначенные для решения конкретных подзадач, обычно повторяющиеся несколько раз.

Перед использованием функция должна быть объявлена

Все функции в языке Си – глобальные, т.е. функция не

может быть объявлена внутри другой функции

В Си можно объявить функцию с помощью прототипа, т.е. заголовка функции, а полное ее описание сделать после функции main()

Функция может принимать фиксированное либо переменное число аргументов, а может не иметь аргументов.

Функция может как возвращать значение, так и быть пустой (void) и ничего не возвращать (аналог процедуры в Pascal)

Мы уже знакомы с многими функциями и знаем, как их вызывать – это функции библиотек stdio, stdlib, string, conio и пр.

Более того, main – это тоже функция.

Она отличается от остальных только тем, что является точкой входа при запуске приложения.

Функция в Си определяется в глобальном контексте.

Синтаксис функции:

тип_функции имя_функции ([список_параметров]), ...)

{

тело функции

}

Функции — это средство проектирования, которое позволяет осуществить декомпозицию программы на достаточно простые и легко управляемые части.

Значительно проще написать решение маленьких задач по отдельности, чем реализовать весь процесс целиком.

Устранение избыточности программного кода улучшает сопровождаемость кода — если что-то необходимо будет исправить, достаточно будет внести изменения всего в одном месте, а не во многих.

Сиспользованием функций в языке Си связаны три понятия:

1.Определение функции (описание действий, выполняемых функцией)

2.Объявление функции (задание формы обращения к функции)

3.Вызов функции.

В языке Си нет требования, чтобы определение функции обязательно предшествовало ее вызову.

Определения используемых функций могут следовать за определением функции main, перед ним, или находится в другом файле.

//Примеры:

//Объявление функции:

int sum (int a, int b);

// Определение функции: int sum (int a, int b)

{

return (a+b);

}

Возвращается значение 5

int add_ints (int a, int b)

{

Дублирование кода является признаком «низкого» или «ленивого» стиля программирования.

Хороший стиль программирования обычно основан на повторном использовании кода.

Проблемы, к которым приводит дублирование кода:

большое количество кода: дублирование часто приводит к созданию длинных, повторяющихся последовательностей кода, которые отличаются лишь несколькими строками или символами, что в итоге затрудняет понимание программы;

скрытое значение: трудно уловить разницу в повторяющихся участках кода и поэтому становится тяжелее понимать, для чего именно предназначен тот или иной кусок кода, зачастую единственная разница заключается в параметрах;

аномалии обновления: при обновлении дублированного кода необходимо обновить несколько аналогичных участков, что сильно увеличивает затраты на обслуживание;

размер исходного текста: без применения какого-либо сжатия исходный текст занимает больше места.

//Вычисляет среднее значение массива целых чисел:

int array1[N]; int array2[N];

int sum1 = 0; int sum2 = 0; int average1; int average2; int i;

average2 = sum2 / 4;

Существует определённое количество алгоритмов, позволяющих

отыскать дубликаты кода, среди них:

алгоритм Бейкер;

алгоритм Рабина-Карпа;

использование абстрактных синтаксических деревьев.

 В ряде случаев эффективно визуальное определение дубликатов

NB: Одна из основных причин проявления дублирования — программирование копированием-вставками, при котором участки кода копируются просто потому, что «это работает».

// Два цикла могут быть выделены в отдельную функцию:

int calcAverage (int* Array_of_4)

{

int sum = 0;

for (int i = 0; i < 4; ++i) sum += Array_of_4[i];

return sum / 4;

}

// Использование этой функции избавит код от дубликатов: int array1[N];

int array2[N];

int average1 = calcAverage(array1); int average2 = calcAverage(array2);

8

Определение функции задает тип возвращаемого значения, имя функции, типы и число формальных параметров, а также объявления переменных и операторы, называемые телом функции, и определяющие действие функции (сама функция и её полный текст).

имеющая 2 параметра. Функция возвращает целое максимальное значение из а и b.

Чтобы компилятор мог осуществить проверку соответствия типов передаваемых фактических параметров типам формальных параметров до вызова функции нужно поместить

объявление (прототип) функции.

Объявление (прототип) функции имеет такой же вид, что и определение функции, с той лишь разницей, что тело функции отсутствует, и имена формальных параметров тоже могут быть опущены.

Для функции, определенной в последнем примере, прототип может иметь вид:

int max (int a, int b);

– если нет return, возврат в вызывающую программу происходит после выполнения последнего оператора тела функции

В программах на языке Си широко используются, так называемые, библиотечные функции, т.е. функции предварительно разработанные и записанные в библиотеки.

Прототипы библиотечных функций находятся в специальных заголовочных файлах, поставляемых вместе с библиотеками в составе систем программирования, и включаются в программу с помощью директивы #include.

В Си можно объявить функцию до её определения.

Объявление функции, её прототип, состоит из возвращаемого значения, имени функции и типа аргументов. Имена аргументов можно не писать.

Например:

#include <stdio.h>

//Прототипы функций. Имена аргументов можно не писать int odd(int);

int even(int); void main()

{

printf("if %d odd? %d\n", 11, odd(11)); printf("if %d odd? %d\n", 10, odd(10)); getch();

}

//Определение функций. Смешанная рекурсия