функции формальные и фактические параметры передача указателя в функцию

Обмен данными между функциями.

Программа на С++ может состоять из нескольких функций, которые при выполнении программы вызывают друг друга и обмениваются данными: вызываемая функция получает входные данные от вызывающей функции и обрабатывает их. По окончании работы функция передает в вызывающую функцию результаты расчета. Вызывающая функция может использовать полученные данные в своих расчетах, а может передавать их в другую функцию.

С помощью оператора return можно передать в вызывающую функцию единственный результат работы функции.

Использование глобальных переменных

Переменная, объявленная вне функций, называется глобальной. Переменная, объявленная в функции, в том числе и в заголовке функции, называется локальной.

Пример использования глобальной переменной двумя функциями: одна функция изменяет значение этой переменной, другая – выводит значение глобальной переменной на экран:

Глобальные переменные имеют статическую продолжительность жизни: память для них выделяется в начале работы программы, а освобождается – в момент завершения программы.

Локальные переменные имеют, как правило, локальную продолжительность жизни: память для них выделяется при входе в блок (составной оператор), а освобождается – при выходе из блока.

Глобальную переменную можно использовать от точки ее объявления до конца файла с текстом программы, за исключениием функций, где переменная переобъявлена. Таким образом, глобальные переменные можно использовать для обмена данными между функциями. Например, одна функция может задавать значение глобальной переменной, другая – изменять это значение, а третья – выводить значение переменной на экран.

Пример программы, которая вводит последовательность из n целых чисел и выводит на экран все простые числа этой последовательности:

Использование аппарата формальных и фактических параметров

Формальные параметры – это переменные, которые объявляются в заголовке функции при ее определении. Список формальных параметров определяет: количество данных, которое должна получить или вернуть функция, типы этих данных и порядок следования данных. Фактические параметры (аргументы) функции указываются в круглых скобках при вызове функции после ее имени. Они задают конкретные данные, которые передаются в вызываемую функцию, или переменные, в которые вызываемая функция передает результаты своей работы.

При передаче параметров по значению в формальные параметры функции копируются значения фактических параметров. Функция работает с копиями фактических параметров, не изменяя сами фактические параметры. Поэтому такой способ передачи параметров используется только для получения функцией входных данных и не может быть использован для получения от функции результатов.

Синтаксис формального параметразначения:

Пример прототипа функции с формальным параметромзначением:

Способ передачи параметров по значению требует дополнительного пространства для формальных параметров, размеры которых должны быть равными размерам соответствующих факфактических параметров, и в случае большого размера входных данных требует больших временных расходов на копирование аргументов в формальные параметры.

При передаче параметров функции по ссылке в формальный параметр функции передается не копия значения фактического параметра, а его адрес. Термин «ссылка» означает ссылку на область памяти. Функция, работая с формальным параметром, обращается по указанному в формальном параметре адресу и изменяет значение фактического параметра. Таким образом, формальные параметры-ссылки могут использоваться для получения из функции выходных данных (результатов работы функции).

Пример программы вычисления суммы и разности двух целых чисел, в которой используется передача выходных данных функции через указатели:

При вызове функции sumraz в формальные параметры-указатели s и r передаются адреса переменных sum и raz: &sum и &raz. Функция sumraz с помощью операций разыменования (косвенной адресации) *s и *r изменяет значения, которые находятся по полученным параметрами s и r адресам.

Пример программы вычисления суммы и разности двух целых чисел, в которой используется передача выходных данных функции через параметры-ссылки:

При использовании ссылочных параметров &s и &r компилятор автоматически трактует имена формальных параметров как адреса аргументов. Все действия с параметром-ссылкой в теле функции происходят в действительности с переменной, которая является аргументом функции. Таким образом, параметр-ссылка автоматизирует механизм связи параметров по ссылке. Синтаксис становится проще и, следовательно, в программе будет меньше ошибок.

Передавать по ссылке можно не только выходные данные функции, но и входные. Например, функция sumraz может быть такой:

При использовании способа передачи параметров по ссылке аргументы функции не могут быть выражениями – они могут быть только переменными. Это связано с тем, что значением ссылочной переменной может быть только адрес другой переменной. Например, нельзя для последнего варианта функции использовать ее вызов в виде:

Использовать входные ссылочные параметры целесообразно для больших по размеру данных, например, структур. В этом случае экономится память и время на копирование данных. Однако при использовании ссылочных параметров для входных данных возникает опасность непреднамеренного изменения входных аргументов функции внутри функции – снижается надежность программы. Для того чтобы защитить программу от подобных ошибок, входные ссылочные формальные параметры следует объявлять как константные:

Заголовок функции sumraz с входными константными ссылочными параметрами:

В случае константных ссылочных параметров компилятор при обнаружении в функции операторов, изменяющих константные формальные параметры функции, выдает сообщение об ошибке – ошибка в коде обнаруживается до выполнения программы.

Передача массивов в функцию

Чтобы передать массив в функцию надо указать его имя в списке аргументов функции при ее вызове, например, для вызова функции сортировки целочисленного массива a из 100 элементов используется синтаксис:

Так как в С++ имя массива – это константный указатель, значением которого является адрес первого элемента массива, то в этом вызове в функцию передается адрес массива. Массив всегда передается в функцию по ссылке (в функцию передается адрес массива-аргумента). Формальный параметр функции для массива должен иметь синтаксис:

Примеры задания формальных параметров-массивов:

Если в теле функции изменяются значения элементов массива, то изменяется сам передаваемый через параметр массив.

Пример программы вычисления суммы максимальных элементов двух целочисленных массивов из 20 и 15 элементов. В программе алгоритм поиска максимального элемента целочисленного массива из n элементов оформлен в виде функции.

Пример программы удаления из текста символов, совпадающих с заданным символом. В программе алгоритм удаления символов, совпадающих с заданным символом, оформлен в виде функции.

Если формальный параметр является многомерным массивом, то в таком формальном параметре необходимо указывать максимальные размеры по всем измерениям, кроме первого.

Синтаксис формального параметра двумерного массива:

Пример программы удаления из матрицы целых чисел строки с заданным номером, в которой алгоритм удаления строки оформлен в виде функции:

В программе для форматирования вывода матрицы используется манипулятор вывода setw(7). Манипулятор определяет ширину поля вывода для любого значения a[i][j] в 7 позиций, что позволяет выровнять столбцы значений матрицы на экране. Манипулятор вывода setw доступен программе при наличии в ней директивы:

Источник

Функции

Введение

Ч ем дальше мы изучаем си, тем больше становятся программы. Мы собираем все действия в одну функцию main и по несколько раз копируем одни и те же действия, создаём десятки переменных с уникальными именами. Наши программы распухают и становятся всё менее и менее понятными, ветвления становятся всё длиннее и ветвистее.

Но из сложившейся ситуации есть выход! Теперь мы научимся создавать функции на си. Функции, во-первых, помогут выделить в отдельные подпрограммы дублирующийся код, во-вторых, помогут логически разбить программу на части, в-третьих, с функциями в си связано много особенностей, которые позволят использовать новые подходы к структурированию приложений.

Функция – это именованная часть программы, которая может быть многократно вызвана из другого участка программы (в котором эта функция видна). 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.

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:

Самый простой пример – функция, которая принимает число типа float и возвращает квадрат этого числа

Внутри функции sqr мы создали локальную переменную, которой присвоили значение аргумента. В качестве аргумента функции передали число 9,3. Служебное слово return возвращает значение переменной tmp. Можно переписать функцию следующим образом:

В данном случае сначала будет выполнено умножение, а после этого возврат значения. В том случае, если функция ничего не возвращает, типом возвращаемого значения будет void. Например, функция, которая печатает квадрат числа:

в данном случа return означает выход из функции. Если функция ничего не возвращает, то return можно не писать. Тогда функция доработает до конца и произойдёт возврат управления вызывающей функции.

Если функция не принимает аргументов, то скобки оставляют пустыми. Можно также написать слово void:

Формальные и фактические параметры

П ри объявлении функции указываются формальные параметры, которые потом используются внутри самой функции. При вызове функции мы используем фактические параметры. Фактическими параметрами могут быть переменные любого подходящего типа или константы.

Например, пусть есть функция, которая возвращает квадрат числа и функция, которая суммирует два числа.

Обращаю внимание, что приведение типов просиходит неявно и только тогда, когда это возможно. Если функция получает число в качестве аргумента, то нельзя ей передать переменную строку, например «20» и т.д. Вообще, лучше всегда использовать верный тип или явно приводить тип к нужному.
Если функция возвращает значение, то оно не обязательно должно быть сохранено. Например, мы пользуемся функцией getch, которая считывает символ и возвращает его.

Передача аргументов

При передаче аргументов происходит их копирование. Это значит, что любые изменения, которые функция производит над переменными, имеют место быть только внутри функции. Например

Программы выведет
200
100
200
Понятно почему. Внутри функции мы работаем с переменной x, которая является копией переменной d. Мы изменяем локальную копию, но сама переменная d при этом не меняется. После выхода из функции локальная переменная будет уничтожена. Переменная d при этом никак не изменится.
Каким образом тогда можно изменить переменную? Для этого нужно передать адрес этой переменной. Перепишем функцию, чтобы она принимала указатель типа int

Вот теперь программа выводит
200
100
100
Здесь также была создана локальная переменная, но так как передан был адрес, то мы изменили значение переменной d, используя её адрес в оперативной памяти.

В программировании первый способ передачи параметров называют передачей по значению, второй – передачей по указателю. Запомните простое правило: если вы хотите изменить переменную, необходимо передавать функции указатель на эту переменную. Следовательно, чтобы изменить указатель, необходимо передавать указатель на указатель и т.д. Например, напишем функцию, которая будет принимать размер массива типа int и создавать его. С первого взгляда, функция должна выглядеть как-то так:

Но эта функция выведет ERROR. Мы передали адрес переменной. Внутри функции init была создана локальная переменная a, которая хранит адрес массива. После выхода из функции эта локальная переменная была уничтожена. Кроме того, что мы не смогли добиться нужного результата, у нас обнаружилась утечка памяти: была выделена память на куче, но уже не существует переменной, которая бы хранила адрес этого участка.

Для изменения объекта необходимо передавать указатель на него, в данном случае – указатель на указатель.

Вот теперь всё работает как надо.
Ещё подобный пример. Напишем функцию, которая принимает в качестве аргумента строку и возвращает указатель на область памяти, в которую скопирована эта строка.

В этом примере утечки памяти не происходит. Мы выделили память с помощью функции malloc, скопировали туда строку, а после этого вернули указатель. Локальные переменные были удалены, но переменная test хранит адрес участка памяти на куче, поэтому можно его удалить с помощью функции free.

Объявление функции и определение функции. Создание собственной библиотеки

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

Это смешанная рекурсия – функция odd возвращает 1, если число нечётное и 0, если чётное.

Содержимое файла исходного кода File1.c

Рассмотрим особенности каждого файла. Наш файл, который содержит функцию main, подключает необходимые ему библиотеки а также заголовочный файл File1.h. Теперь компилятору известны прототипы функций, то есть он знает возвращаемый тип, количество и тип аргументов и имена функций.

Заголовочный файл, как и оговаривалось ранее, содержит прототип функций. Также здесь могут быть подключены используемые библиотеки. Макрозащита #define _FILE1_H_ и т.д. используется для предотвращения повторного копирования кода библиотеки при компиляции. Эти строчки можно заменить одной

Файл File1.c исходного кода подключает свой заголовочный файл. Всё как обычно логично и просто. В заголовочные файлах принято кроме прототипов функций выносить константы, макроподстановки и определять новые типы данных. Кроме того, именно в заголовочных файлах можно обширно комментировать код и писать примеры его использования.

Передача массива в качестве аргумента

К ак уже говорилось ранее, имя массива подменяется на указатель, поэтому передача одномерного массива эквивалентна передаче указателя. Пример: функция получает массив и его размер и выводит на печать:

В этом примере функция может иметь следующий вид

Также напомню, что правило подмены массива на указатель не рекурсивное. Это значит, что необходимо указывать размерность двумерного массива при передаче

Если двумерный массив создан динамически, то можно передавать указатель на указатель. Например функция, которая получает массив слов и возвращает массив целых, равных длине каждого слова:

Можно вместо того, чтобы возвращать указатель на массив, передавать массив, который необходимо заполнить

На этом первое знакомство с функциями заканчивается: тема очень большая и разбита на несколько статей.

Источник

Лекция 5. Функции¶

Описание и использование функций¶

Функциональная декомпозиция¶

Функциональная модель программы¶

Рассмотрим функциональную модель программы с одним потоком выполнения. В один момент времени может выполняться только одна функция.

Выполнение программы начинается с main, а далее она передаёт управление другим функциям.

Существуют многопоточные программы, в которых отдельные функции могут выполняться в отдельных потоках (параллельно). Потоки имеют одно адресное пространство и набор ресурсов (файлы и т.д.).

С функцией обычно связывают две операции:

Стек вызовов¶

Для работы механизма вызова процедур используется стек вызовов:

Объявления¶

Объявление функции¶

Классы памяти и возвращаемое значение¶

Организация однофайловой программы¶

Организация многофайловой программы¶

Параметры функций¶

Виды параметров¶

Формальные и фактические параметры¶

При описании функции мы указываем формальные параметры

При вызове функции мы указываем фактические параметры

Фактические параметры должны соответствовать формальным!

И снова стек вызовов¶

Некорректная программа¶

Неккоректная программа¶

Неккоректной программы происходит из-за неопределённого в языке порядка вычисления аргументов функции. Поэтому в разных системах строки fa,fb,fc могут появляться на экране в разном порядке.

Передача параметров¶

Способы передачи параметров¶

В языке С++ предложен третий способ: по ссылке (by reference)

Передача массивов¶

Массивы передаются только по указателю!

А вот так передаются двумерные массивы

Командная строка¶

Запуск программы без параметров

Запуск программы с параметрами

Данные могут появляться в программе:

argc – переменная, содержащая число слов в ком. строке

argv – массив указателей на первые символы каждого слова

filecopy 1.txt 2.txt

Рекурсия¶

Понятие рекурсии¶

О понимании рекурсии

Чтобы понять рекурсию нужно. понять рекурсию.

Рекурсивный подход к решению задач

Разбиение задачи на более простые подобные задачи

Объект называется рекурсивным, если он определен с помощью ссылки на самого себя GNU=GNU is Not Unix.

Задачи¶

Рекурсивные задачи¶

Рекурсию можно применять во всех случаях, когда в задаче можно выделить самоподобие. Например,

Использование рекурсии для решения этих задач не всегда эффективно.

Существуют специальные задачи, решаемые обычно с помощью рекурсии:

О бесконечности и рекурсии¶

Мощь рекурсивного определения объекта в том, что такое конечное определение способно описывать бесконечно большое число объектов. С помощью рекурсивной программы же возможно описать бесконечное вычисление, причём без явных повторений частей программы.

Алгоритм построения рекурсивной функции¶

Примеры¶

Вычисление факториала¶

Рассмотренный пример рекурсивной процедуры, рассчитывающий факториал, называется линейным рекурсивным процессом (ЛРП), поскольку он требует цепочки отложенных вычислений и числа шагов пропорционально n.

ЛРП могут приводить к сбоям в работе программ из-за исчерпания свободной памяти.

Числа Фибоначчи¶

Пример N2 показывает, как можно найти n-ое число Фибоначчи.

Рассмотрим числовой ряд:

Первые два члена ряда равны 1, а потом значение последующего равно сумме двух предыдущих.

Данная программа демонстрирует использование древовидной рекурсии, поскольку количество вычислений растёт экспоненциально из-за ветвлений при каждом вызове fib.

Древовидная рекурсия с ростом n может приводить к огромным вычислительным затратам, если одно и то же значение вычисляется множество раз.

Изображение древовидного рекурсивного процесса (ДРП):

Числа Фибоначчи (экономный вариант)¶

Числа Фибоначчи¶

В приведённом примере рекурсия может быть представлена в виде итерации без линейного расширения объёма используемой памяти и может быть заменена обычном циклом.

В некоторых языках поддерживается механизм хвостовой рекурсии, когда рекурсивный процесс может быть заменён на итеративный (циклический) при выполнении программы, но только тогда, когда рекурсия описана как во втором примере вычисления чисел Фибоначчи.

Ханойские башни¶

Нужно применить рекурсивно алгоритм, переложив \(n-1\) кольцо с первой пирамиды на третью пирамиду. Затем сделать очевидный ход, переложив последнее самое большое кольцо с первой пирамиды на вторую. Затем снова применить рекурсию, переложив \(n-1\) кольцо с третьей пирамиды на вторую пирамиду.

Источник

BestProg

Функции. Часть 1. Описание функции. Фактические и формальные параметры. Передача параметров в функцию по значению и по адресу. Прототип функции

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Что такое функция? Определение функции. Преимущества использования функций

При написании программ среднего и высокого уровня сложности возникает потребность в их разбиении на части. Разбиение большой программы на меньшие части позволяет уменьшить риск возникновения ошибок, повышает читабельность программного кода благодаря его структурированию.

Кроме того, если некоторый программный код повторяется несколько раз (или есть близким по смыслу), то целесообразно организовать его в виде функции, которую потом можно вызывать многократно используя ее имя. Таким образом, происходит экономия памяти, уменьшение исходного кода программы, и т.п..

Функция – это часть программы, которая имеет следующие свойства или признаки:

Использование функций в программах дает следующие преимущества:

2. Какая общая форма описания функции?

Общая форма описания функции выглядит следующим образом:

3. Примеры описания и использования функций, которые не возвращают значения

Пример 1. Функция MyFunc1() без параметров, которая не возвращает значения.

Если в теле некоторого класса или модуля описать функцию:

тогда вызвать эту функцию можно следующим образом:

Вызов функции из другого программного кода:

Вызов функции из другого программного кода:

4. Примеры описания и использования функций, которые получают один параметр

Пример 1. Функция, которая получает один параметр целого типа, умножает его на 5 и возвращает результат. Функция не выполняет вывода результата.

Вызов функции из другого программного кода

Реализация функции:

Вызов функции из другого программного кода:

5. Примеры описания и использования функций, которые получают два и больше параметра

Вызов функции MaxFloat() из другого программного кода:

Вызов функции из другого программного кода

6. Какие существуют способы передачи параметров в функцию? Пример

В C++ существует 3 способа передачи параметров в функцию:

Пример. Этот пример демонстрирует отличие между передачей параметров по значению, по адресу и по ссылке. Описывается функция, которая получает три параметра. Первый параметр ( x ) передается по значению. Второй параметр ( y ) передается по адресу (как указатель). Третий параметр ( z ) передается по ссылке.

Демонстрация вызова функции MyFunction() из другого программного кода:

Как видно из результата, значение переменной a не изменилось. Переменная a передавалась в функцию MyFunction() с передачей значения (первый параметр).

Точно так же изменилось и значение c после вызова функции. Ссылка есть адрес объекта в памяти. С помощью этого адреса можно иметь доступ к значению объекта.

7. Что такое формальные и фактические параметры функции? Пример

При вызове функции с параметрами, компилятор осуществляет копирование копий формальных параметров в стек.

Вызов функции из другого программного кода (другой функции)

При вызове функции из другого программного кода имеет место фактический параметр. В данном примере фактический параметр это переменная a и константа 23.

При вызове функции фактические параметры копируются в специальные ячейки памяти в стеке (стек – часть памяти). Эти ячейки памяти отведены для формальных параметров. Таким образом, формальные параметры (через использование стека) получают значение фактических параметров.

Поскольку, фактические параметры копируются в стек, то изменение значений формальных параметров в теле функции не изменит значений фактических параметров (так как это есть копия фактических параметров).

8. Какая область видимости формальных параметров функции? Пример

Область видимости формальных параметров функции определяется границами тела функции, в которой они описаны. В приведенном ниже примере формальный параметр n целого типа имеет область видимости в границах фигурных скобок < >.

Вызов функции из другого программного кода (другой функции):

9. Что такое прототип функции? Пример

Прототип функции – это соообщение компилятору и другим функциям о том, что такая функция существует. Иными словами, это сообщение компилятору и другим функциям о том, что в программе существует функция с указанной сигнатурой. Прототип функции состоит из сокращенного описания без тела функции.

Прототип функции содержит:

Общая форма объявления прототипа функции следующая:

При указании прототипа функции необязательно указывать имена параметров. Например, для функции

можно указать следующий прототип

В случаях, когда вызываемая функция, объявлена перед вызывающей ее функцией, можно обойтись без использования прототипа. В других случаях прототип функции обязателен.

Если функция объявляется в классе и вызывается из методов этого класса, тогда подобных ошибок не будет. Это объясняется тем, что в классе прототип функции известен всем методам класса.

10. Пример, демонстрирующий необходимость использования прототипа функции

то компилятор выдаст сообщение об ошибке

Источник