Таблица виртуальных функций. Определение и вызов функций
Мощность языка СИ во многом определяется легкостью и гибкостью в определении и использовании функций в СИ-программах. В отличие от других языков программирования высокого уровня в языке СИ нет деления на процедуры, подпрограммы и функции, здесь вся программа строится только из функций.
Функция - это совокупность объявлений и операторов, обычно предназначенная для решения определенной задачи. Каждая функция должна иметь имя, которое используется для ее объявления, определения и вызова. В любой программе на СИ должна быть функция с именем main (главная функция), именно с этой функции, в каком бы месте программы она не находилась, начинается выполнение программы.
При вызове функции ей при помощи аргументов (формальных параметров) могут быть переданы некоторые значения (фактические параметры), используемые во время выполнения функции. Функция может возвращать некоторое (одно!) значение. Это возвращаемое значение и есть результат выполнения функции, который при выполнении программы подставляется в точку вызова функции, где бы этот вызов ни встретился. Допускается также использовать функции не имеющие аргументов и функции не возвращающие никаких значений. Действие таких функций может состоять, например, в изменении значений некоторых переменных, выводе на печать некоторых текстов и т.п..
С использованием функций в языке СИ связаны три понятия - определение функции (описание действий, выполняемых функцией), объявление функции (задание формы обращения к функции) и вызов функции.
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. В определении функции также может быть задан класс памяти.
Int rus (unsigned char r) { if (r>="А" && c
В данном примере определена функция с именем rus, имеющая один параметр с именем r и типом unsigned char. Функция возвращает целое значение, равное 1, если параметр функции является буквой русского алфавита, или 0 в противном случае.
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.
Однако для того, чтобы компилятор мог осуществить проверку соответствия типов передаваемых фактических параметров типам формальных параметров до вызова функции нужно поместить объявление (прототип) функции.
Объявление 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 rus (unsigned char r); или rus (unsigned char);
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.
Если объявление функции не задано, то по умолчанию строится прототип функции на основе анализа первой ссылки на функцию, будь то вызов функции или определение. Однако такой прототип не всегда согласуется с последующим определением или вызовом функции. Рекомендуется всегда задавать прототип функции. Это позволит компилятору либо выдавать диагностические сообщения, при неправильном использовании функции, либо корректным образом регулировать несоответствие аргументов устанавливаемое при выполнении программы.
Объявление параметров функции при ее определении может быть выполнено в так называемом "старом стиле", при котором в скобках после имени функции следуют только имена параметров, а после скобок объявления типов параметров. Например, функция rus из предыдущего примера может быть определена следующим образом:
Int rus (r) unsigned char r; { ... /* тело функции */ ... }
В соответствии с синтаксисом языка СИ определение функции имеет следующую форму:
[спецификатор-класса-памяти] [спецификатор-типа] имя-функции ([список-формальных-параметров]) { тело-функции }
Необязательный спецификатор-класса-памяти задает класс памяти функции, который может быть static или extern. Подробно классы памяти будут рассмотрены в следующем разделе.
Спецификатор-типа функции задает тип возвращаемого значения и может задавать любой тип. Если спецификатор-типа не задан, то предполагается, что функция возвращает значение типа int.
Функция не может возвращать массив или функцию, но может возвращать указатель на любой тип, в том числе и на массив и на функцию. Тип возвращаемого значения, задаваемый в определении функции, должен соответствовать типу в объявлении этой функции.
Функция возвращает значение если ее выполнение заканчивается оператором return, содержащим некоторое выражение. Указанное выражение вычисляется, преобразуется, если необходимо, к типу возвращаемого значения и возвращается в точку вызова функции в качестве результата. Если оператор return не содержит выражения или выполнение функции завершается после выполнения последнего ее оператора (без выполнения оператора return), то возвращаемое значение не определено. Для функций, не использующих возвращаемое значение, должен быть использован тип void, указывающий на отсутствие возвращаемого значения. Если функция определена как функция, возвращающая некоторое значение, а в операторе return при выходе из нее отсутствует выражение, то поведение вызывающей функции после передачи ей управления может быть непредсказуемым.
Список-формальных-параметров - это последовательность объявлений формальных параметров, разделенная запятыми. Формальные параметры - это переменные, используемые внутри тела функции и получающие значение при вызове функции путем копирования в них значений соответствующих фактических параметров. Список-формальных-параметров может заканчиваться запятой (,) или запятой с многоточием (,...), это означает, что число аргументов функции переменно. Однако предполагается, что функция имеет, по крайней мере, столько обязательных аргументов, сколько формальных параметров задано перед последней запятой в списке параметров. Такой функции может быть передано большее число аргументов, но над дополнительными аргументами не проводится контроль типов.
Если функция не использует параметров, то наличие круглых скобок обязательно, а вместо списка параметров рекомендуется указать слово void.
Порядок и типы формальных параметров должны быть одинаковыми в определении функции и во всех ее объявлениях. Типы фактических параметров при вызове функции должны быть совместимы с типами соответствующих формальных параметров. Тип формального параметра может быть любым основным типом, структурой, объединением, перечислением, указателем или массивом. Если тип формального параметра не указан, то этому параметру присваивается тип int.
Для формального параметра можно задавать класс памяти register, при этом для величин типа int спецификатор типа можно опустить.
Идентификаторы формальных параметров используются в теле функции в качестве ссылок на переданные значения. Эти идентификаторы не могут быть переопределены в блоке, образующем тело функции, но могут быть переопределены во внутреннем блоке внутри тела функции.
При передаче параметров в функцию, если необходимо, выполняются обычные арифметические преобразования для каждого формального параметра и каждого фактического параметра независимо. После преобразования формальный параметр не может быть короче чем int, т.е. объявление формального параметра с типом char равносильно его объявлению с типом int. А параметры, представляющие собой действительные числа, имеют тип double.
Преобразованный тип каждого формального параметра определяет, как интерпретируются аргументы, помещаемые при вызове функции в стек. Несоответствие типов фактических аргументов и формальных параметров может быть причиной неверной интерпретации.
Тело функции - это составной оператор, содержащий операторы, определяющие действие функции.
Все переменные, объявленные в теле функции без указания класса памяти, имеют класс памяти auto, т.е. они являются локальными. При вызове функции локальным переменным отводится память в стеке и производится их инициализация. Управление передается первому оператору тела функции и начинается выполнение функции, которое продолжается до тех пор, пока не встретится оператор return или последний оператор тела функции. Управление при этом возвращается в точку, следующую за точкой вызова, а локальные переменные становятся недоступными. При новом вызове функции для локальных переменных память распределяется вновь, и поэтому старые значения локальных переменных теряются.
Параметры функции передаются по значению и могут рассматриваться как локальные переменные, для которых выделяется память при вызове функции и производится инициализация значениями фактических параметров. При выходе из функции значения этих переменных теряются. Поскольку передача параметров происходит по значению, в теле функции нельзя изменить значения переменных в вызывающей функции, являющихся фактическими параметрами. Однако, если в качестве параметра передать указатель на некоторую переменную, то используя операцию разадресации можно изменить значение этой переменной.
/* Неправильное использование параметров */ void change (int x, int y) { int k=x; x=y; y=k; }
В данной функции значения переменных x и y, являющихся формальными параметрами, меняются местами, но поскольку эти переменные существуют только внутри функции change, значения фактических параметров, используемых при вызове функции, останутся неизменными. Для того чтобы менялись местами значения фактических аргументов можно использовать функцию приведенную в следующем примере.
/* Правильное использование параметров */ void change (int *x, int *y) { int k=*x; *x=*y; *y=k; }
При вызове такой функции в качестве фактических параметров должны быть использованы не значения переменных, а их адреса
Если требуется вызвать функцию до ее определения в рассматриваемом файле, или определение функции находится в другом исходном файле, то вызов функции следует предварять объявлением этой функции. Объявление (прототип) функции имеет следующий формат:
[спецификатор-класса-памяти] [спецификатор-типа] имя-функции ([список-формальных-параметров]) [,список-имен-функций];
В отличие от определения функции, в прототипе за заголовком сразу же следует точка с запятой, а тело функции отсутствует. Если несколько разных функций возвращают значения одинакового типа и имеют одинаковые списки формальных параметров, то эти функции можно объявить в одном прототипе, указав имя одной из функций в качестве имени-функции, а все другие поместить в список-имен-функций, причем каждая функция должна сопровождаться списком формальных параметров. Правила использования остальных элементов формата такие же, как при определении функции. Имена формальных параметров при объявлении функции можно не указывать, а если они указаны, то их область действия распространяется только до конца объявления.
Прототип - это явное объявление функции, которое предшествует определению функции. Тип возвращаемого значения при объявлении функции должен соответствовать типу возвращаемого значения в определении функции.
Если прототип функции не задан, а встретился вызов функции, то строится неявный прототип из анализа формы вызова функции. Тип возвращаемого значения создаваемого прототипа int, а список типов и числа параметров функции формируется на основании типов и числа фактических параметров используемых при данном вызове.
Таким образом, прототип функции необходимо задавать в следующих случаях:
1. Функция возвращает значение типа, отличного от int.
2. Требуется проинициализировать некоторый указатель на функцию до того, как эта функция будет определена.
Наличие в прототипе полного списка типов аргументов параметров позволяет выполнить проверку соответствия типов фактических параметров при вызове функции типам формальных параметров, и, если необходимо, выполнить соответствующие преобразования.
В прототипе можно указать, что число параметров функции переменно, или что функция не имеет параметров.
Если прототип задан с классом памяти static, то и определение функции должно иметь класс памяти static. Если спецификатор класса памяти не указан, то подразумевается класс памяти extern.
Вызов функции имеет следующий формат:
адресное-выражение ([список-выражений])
Поскольку синтаксически имя функции является адресом начала тела функции, в качестве обращения к функции может быть использовано адресное-выражение (в том числе и имя функции или разадресация указателя на функцию), имеющее значение адреса функции.
Список-выражений представляет собой список фактических параметров, передаваемых в функцию. Этот список может быть и пустым, но наличие круглых скобок обязательно.
Фактический параметр может быть величиной любого основного типа, структурой, объединением, перечислением или указателем на объект любого типа. Массив и функция не могут быть использованы в качестве фактических параметров, но можно использовать указатели на эти объекты.
Выполнение вызова функции происходит следующим образом:
1. Вычисляются выражения в списке выражений и подвергаются обычным арифметическим преобразованиям. Затем, если известен прототип функции, тип полученного фактического аргумента сравнивается с типом соответствующего формального параметра. Если они не совпадают, то либо производится преобразование типов, либо формируется сообщение об ошибке. Число выражений в списке выражений должно совпадать с числом формальных параметров, если только функция не имеет переменного числа параметров. В последнем случае проверке подлежат только обязательные параметры. Если в прототипе функции указано, что ей не требуются параметры, а при вызове они указаны, формируется сообщение об ошибке.
2. Происходит присваивание значений фактических параметров соответствующим формальным параметрам.
3. Управление передается на первый оператор функции.
4. Выполнение оператора return в теле функции возвращает управление и возможно, значение в вызывающую функцию. При отсутствии оператора return управление возвращается после выполнения последнего оператора тела функции, а возвращаемое значение не определено.
Адресное выражение, стоящее перед скобками определяет адрес вызываемой функции. Это значит что функция может быть вызвана через указатель на функцию.
int (*fun)(int x, int *y);
Здесь объявлена переменная fun как указатель на функцию с двумя параметрами: типа int и указателем на int. Сама функция должна возвращать значение типа int. Круглые скобки, содержащие имя указателя fun и признак указателя *, обязательны, иначе запись
int *fun (intx,int *y);
будет интерпретироваться как объявление функции fun возвращающей указатель на int.
Вызов функции возможен только после инициализации значения указателя fun и имеет вид:
В этом выражении для получения адреса функции, на которую ссылается указатель fun используется операция разадресации * .
Указатель на функцию может быть передан в качестве параметра функции. При этом разадресация происходит во время вызова функции, на которую ссылается указатель на функцию. Присвоить значение указателю на функцию можно в операторе присваивания, употребив имя функции без списка параметров.
Double (*fun1)(int x, int y); double fun2(int k, int l); fun1=fun2; /* инициализация указателя на функцию */ (*fun1)(2,7); /* обращение к функции */
В рассмотренном примере указатель на функцию fun1 описан как указатель на функцию с двумя параметрами, возвращающую значение типа double, и также описана функция fun2. В противном случае, т.е. когда указателю на функцию присваивается функция описанная иначе чем указатель, произойдет ошибка.
Рассмотрим пример использования указателя на функцию в качестве параметра функции вычисляющей производную от функции cos(x).
Double proiz(double x, double dx, double (*f)(double x)); double fun(double z); int main() { double x; /* точка вычисления производной */ double dx; /* приращение */ double z; /* значение производной */ scanf("%f,%f",&x,&dx); /* ввод значений x и dx */ z=proiz(x,dx,fun); /* вызов функции */ printf("%f",z); /* печать значения производной */ return 0; } double proiz(double x,double dx, double (*f)(double z)) { /* функция вычисляющая производную */ double xk,xk1,pr; xk=fun(x); xk1=fun(x+dx); pr=(xk1/xk-1e0)*xk/dx; return pr; } double fun(double z) { /* функция от которой вычисляется производная */ return (cos(z)); }
Для вычисления производной от какой-либо другой функции можно изменить тело функции fun или использовать при вызове функции proiz имя другой функции. В частности, для вычисления производной от функции cos(x) можно вызвать функцию proiz в форме
z=proiz(x,dx,cos);
а для вычисления производной от функции sin(x) в форме
z=proiz(x,dx,sin);
Любая функция в программе на языке СИ может быть вызвана рекурсивно, т.е. она может вызывать саму себя. Компилятор допускает любое число рекурсивных вызовов. При каждом вызове для формальных параметров и переменных с классом памяти auto и register выделяется новая область памяти, так что их значения из предыдущих вызовов не теряются, но в каждый момент времени доступны только значения текущего вызова.
Переменные, объявленные с классом памяти static, не требуют выделения новой области памяти при каждом рекурсивном вызове функции и их значения доступны в течение всего времени выполнения программы.
Классический пример рекурсии - это математическое определение факториала n! :
N! = 1 при n=0; n*(n-1)! при n>1 .
Функция, вычисляющая факториал, будет иметь следующий вид:
Long fakt(int n) { return ((n==1) ? 1: n*fakt(n-1)); }
Хотя компилятор языка СИ не ограничивает число рекурсивных вызовов функций, это число ограничивается ресурсом памяти компьютера и при слишком большом числе рекурсивных вызовов может произойти переполнение стека.
1.5.2. Вызов функции с переменным числом параметров
При вызове функции с переменным числом параметров в вызове этой функции задается любое требуемое число аргументов. В объявлении и определении такой функции переменное число аргументов задается многоточием в конце списка формальных параметров или списка типов аргументов.
Все аргументы, заданные в вызове функции, размещаются в стеке. Количество формальных параметров, объявленных для функции, определяется числом аргументов, которые берутся из стека и присваиваются формальным параметрам. Программист отвечает за правильность выбора дополнительных аргументов из стека и определение числа аргументов, находящихся в стеке.
Примерами функций с переменным числом параметров являются функции из библиотеки функций языка СИ, осуществляющие операции ввода-вывода информации (printf,scanf и т.п.). Подробно эти функции рассмотрены во третьей части книги.
Программист может разрабатывать свои функции с переменным числом параметров. Для обеспечения удобного способа доступа к аргументам функции с переменным числом параметров имеются три макроопределения (макросы) va_start, va_arg, va_end, находящиеся в заголовочном файле stdarg.h. Эти макросы указывают на то, что функция, разработанная пользователем, имеет некоторое число обязательных аргументов, за которыми следует переменное число необязательных аргументов. Обязательные аргументы доступны через свои имена как при вызове обычной функции. Для извлечения необязательных аргументов используются макросы va_start, va_arg, va_end в следующем порядке.
Макрос va_start предназначен для установки аргумента arg_ptr на начало списка необязательных параметров и имеет вид функции с двумя параметрами:
void va_start(arg_ptr,prav_param);
Параметр prav_param должен быть последним обязательным параметром вызываемой функции, а указатель arg_prt должен быть объявлен с предопределением в списке переменных типа va_list в виде:
va_list arg_ptr;
Макрос va_start должен быть использован до первого использования макроса va_arg.
Макрокоманда va_arg обеспечивает доступ к текущему параметру вызываемой функции и тоже имеет вид функции с двумя параметрами
type_arg va_arg(arg_ptr,type);
Эта макрокоманда извлекает значение типа type по адресу, заданному указателем arg_ptr, увеличивает значение указателя arg_ptr на длину использованного параметра (длина type) и таким образом параметр arg_ptr будет указывать на следующий параметр вызываемой функции. Макрокоманда va_arg используется столько раз, сколько необходимо для извлечения всех параметров вызываемой функции.
Макрос va_end используется по окончании обработки всех параметров функции и устанавливает указатель списка необязательных параметров на ноль (NULL).
Рассмотрим применение этих макросов для обработки параметров функции вычисляющей среднее значение произвольной последовательности целых чисел. Поскольку функция имеет переменное число параметров будем считать концом списка значение равное -1. Поскольку в списке должен быть хотя бы один элемент, у функции будет один обязательный параметр.
#include int main() { int n; int sred_znach(int,...); n=sred_znach(2,3,4,-1); /* вызов с четырьмя параметрами */ printf("n=%d",n); n=sred_znach(5,6,7,8,9,-1); /* вызов с шестью параметрами */ printf("n=%d",n); return (0); } int sred_znach(int x,...); { int i=0, j=0, sum=0; va_list uk_arg; va_start(uk_arg,x); /* установка указателя uk_arg на */ /* первый необязятельный параметр */ if (x!=-1) sum=x; /* проверка на пустоту списка */ else return (0); j++; while ((i=va_arg(uk_arg,int))!=-1) /* выборка очередного */ { /* параметра и проверка */ sum+=i; /* на конец списка */ j++; } va_end(uk_arg); /* закрытие списка параметров */ return (sum/j); }
1.5.3. Передача параметров функции main
Функция main, с которой начинается выполнение СИ-программы, может быть определена с параметрами, которые передаются из внешнего окружения, например, из командной строки. Во внешнем окружении действуют свои правила представления данных, а точнее, все данные представляются в виде строк символов. Для передачи этих строк в функцию main используются два параметра, первый параметр служит для передачи числа передаваемых строк, второй для передачи самих строк. Общепринятые (но не обязательные) имена этих параметров argc и argv. Параметр argc имеет тип int, его значение формируется из анализа командной строки и равно количеству слов в командной строке, включая и имя вызываемой программы (под словом понимается любой текст не содержащий символа пробел). Параметр argv это массив указателей на строки, каждая из которых содержит одно слово из командной строки. Если слово должно содержать символ пробел, то при записи его в командную строку оно должно быть заключено в кавычки.
Функция main может иметь и третий параметр, который принято называть argp, и который служит для передачи в функцию main параметров операционной системы (среды) в которой выполняется СИ-программа.
Заголовок функции main имеет вид:
int main (int argc, char *argv, char *argp)
Если, например, командная строка СИ-программы имеет вид:
A:\>cprog working "C program" 1
то аргументы argc, argv, argp представляются в памяти как показано в схеме на рис.1.
Argc [ 4 ] argv --> --> --> --> --> argp --> --> --> --> --> Рис.1. Схема размещения параметров командной строки
Операционная система поддерживает передачу значений для параметров argc, argv, argp, а на пользователе лежит ответственность за передачу и использование фактических аргументов функции main.
Следующий пример представляет программу печати фактических аргументов, передаваемых в функцию main из операционной системы и параметров операционной системы.
Пример: int main (int argc, char *argv, char *argp) { int i=0; printf ("\n Имя программы %s", argv); for (i=1; i>=argc; i++) printf ("\n аргумент %d равен %s", argv[i]); printf ("\n Параметры операционной системы:"); while (*argp) { printf ("\n %s",*argp); argp++; } return (0); }
Доступ к параметрам операционной системы можно также получить при помощи библиотечной функции geteuv, ее прототип имеет следующий вид:
char *geteuv (const char *varname);
Аргумент этой функции задает имя параметра среды, указатель на значение которой выдаст функция geteuv. Если указанный параметр не определен в среде в данный момент, то возвращаемое значение NULL.
Используя указатель, полученный функцией geteuv, можно только прочитать значение параметра операционной системы, но нельзя его изменить. Для изменения значения параметра системы предназначена функция puteuv.
Компилятор языка СИ строит СИ-программу таким образом, что вначале работы программы выполняется некоторая инициализация, включающая, кроме всего прочего, обработку аргументов, передаваемых функции main, и передачу ей значений параметров среды. Эти действия выполняются библиотечными функциями _setargv и _seteuv, которые всегда помещаются компилятором перед функцией main.
Если СИ-программа не использует передачу аргументов и значений параметров операционной системы, то целесообразно запретить использование библиотечных функций _setargv и _seteuv поместив в СИ-программу перед функцией main функции с такими же именами, но не выполняющие никаких действий (заглушки). Начало программы в этом случае будет иметь вид:
Setargv() { return ; /* пустая функция */ } -seteuv() { return ; /* пустая функция */ } int main() { /* главная функция без аргументов */ ... ... renurn (0); }
В приведенной программе при вызове библиотечных функций _setargv и _seteuv будут использованы функции помещенные в программу пользователем и не выполняющие никаких действий. Это заметно снизит размер получаемого exe-файла.
[Последнее обновление: 22.09.2017
Определение функции
Функция определяет действия, которые выполняет программа. Функции позволяют выделить набор инструкций и придать ему имя. А затем многократно по присвоенному имени вызывать в различных частях программы. По сути функция - это именованный блок кода.
Формальное определение функции выглядит следующим образом:
Тип имя_функции(параметры) { инструкции }
Первая строка представляет заголовок функции. Вначале указывается возвращаемый тип функции. Если функция не возвращает никакого значения, то используется тип void .
Затем идет имя функции, которое представляет произвольный идентификатор. К именованию функции применяются те же правила, что и к именованию переменных.
После имени функции в скобках идет перечисление параметров. Функция может не иметь параметров, в этом случае указываются пустые скобки.
После заголовка функции в фигурных скобках идет тело функции, которое содержит выполняемые инструкции.
Для возвращения результата функция применяет оператор return . Если функция имеет в качестве возвращаемого типа любой тип, кроме void, то она должна обязательно с помощью оператора return возвращать какое-либо значение.
Например, определение функции main, которая должна быть в любой программе на языке C++ и с которой начинается ее выполнение:
Int main() { return 0; }
Возвращаемым типом функции является тип int , поэтому функция должна использовать оператор return и возвращать какое-либо значение, которое соответствует типу int. Возвращаемое значение ставится после оператора return.
Но если функция имеет тип void , то ей не надо ничего возвращать. Например, мы могли бы определить следующую функцию:
Void hello() { std::cout << "hello\n"; }
Выполнение функции
Для выполнения функции ее необходимо вызвать. Вызов функции осуществляется в форме:
Имя_функции(аргументы);
После имени функции указываются скобки, в которых перечисляются аргументы - значения для параметров функции.
Например, определим и выполним простейшую функцию:
#include
Здесь определена функция hello, которая вызывается в функции main два раза. В этом и заключается преимущество функций: мы можем вынести некоторые общие действия в отдельную функцию и затем вызывать многократно в различных местах программы. В итоге программа два раза выведет строку "hello".
Объявление функции
При использовании функций стоит учитывать, что компилятор должен знать о функции до ее вызова. Поэтому вызов функции должен происходить после ее определения, как в случае выше. В некоторых языках это не имеет значение, но в языке C++ это играет большую роль. И если, к примеру, мы сначала вызовем, а потом определим функцию, то мы получим ошибку на этапе компиляции, как в следующем случае:
#include
В этом случае перед вызовом функции надо ее дополнительно объявить. Объявление функции еще называют прототипом. Формальное объявление выглядит следующим образом:
Тип имя_функции(параметры);
Фактически это заголовок функции. То есть для функции hello объявление будет выглядеть следующим образом:
Void hello();
Используем объявление функции:
#include
В данном случае несмотря на то, что определение функции идет после ее вызова, но так как функция уже объявлена до ее вызова, то компилятор уже будет знать о функции hello, и никаких проблем в работе программы не возникнет.
Теги: Функции в си, прототип, описание, определение, вызов. Формальные параметры и фактические параметры. Аргументы функции, передача по значению, передача по указателю. Возврат значения.
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
#include
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:
Float sqr(float x) { return x*x; }
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:
Void printSqr(float x) { printf("%d", x*x); return; }
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.
Void printSqr(float x) { printf("%d", x*x); }
Если функция не принимает аргументов, то скобки оставляют пустыми. Можно также написать слово void:
Void printHelloWorld() { printf("Hello World"); }
эквивалентно
Void printHelloWorld(void) { printf("Hello World"); }
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.
#include
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.
#include
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
#include
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
#include
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:
#include
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.
#include
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.
#include
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
#include
Это смешанная рекурсия – функция odd возвращает 1, если число нечётное и 0, если чётное.
Обычно объявление функции помещают отдельно, в.h файл, а определение функций в.c файл. Таким образом, заголовочный файл представляет собой интерфейс библиотеки и показывает, как с ней работать, не вдаваясь в содержимое кода.
Давайте создадим простую библиотеку. Для этого нужно будет создать два файла – один с расширением.h и поместить туда прототипы функций,
а другой с расширением.c и поместить туда определения этих функций. Если вы работаете с IDE, то.h файл необходимо создавать в папке
Заголовочные файлы, а файлы кода в папке Файлы исходного кода. Пусть файлы называются File1.h и File1.c
Перепишем предыдущий код. Вот так будет выглядеть заголовочный файл File1.h
#ifndef _FILE1_H_ #define _FILE1_H_ int odd(int); int even(int); #endif
Содержимое файла исходного кода File1.c
#include "File1.h" int even(int a) { if (a) { odd(--a); } else { return 1; } } int odd(int a) { if (a) { even(--a); } else { return 0; } }
Наша функция main
#include
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
#pragma once int odd(int); int even(int);
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:
#include
В этом примере функция может иметь следующий вид
Void printArray(int arr, unsigned size) { unsigned i; for (i = 0; i < size; i++) { printf("%d ", arr[i]); } }
Также напомню, что правило подмены массива на указатель не рекурсивное. Это значит, что необходимо указывать размерность двумерного массива при передаче
#include
Либо, можно писать
#include
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:
#include
Можно вместо того, чтобы возвращать указатель на массив, передавать массив, который необходимо заполнить
#include
На этом первое знакомство с функциями заканчивается: тема очень большая и разбита на несколько статей.
Для чего нужны функции в C?
Функции в Си применяются для выполнения определённых действий в рамках общей программы. Программист сам решает какие именно действия вывести в функции. Особенно удобно применять функции для многократно повторяющихся действий.
Простой пример функции в Cи
Пример функции в Cи:
#include
Это очень простая программа на Си. Она просто выводит строку «Functions in C». В программе имеется единственная функция под названием main. Рассмотрим эту функцию подробно. В заголовке функции, т.е. в строке
int – это тип возвращаемого функцией значения;
main - это имя функции;
(void) - это перечень аргументов функции. Слово void указывает, что у данной функции нет аргументов;
return – это оператор, который завершает выполнение функции и возвращает результат работы функции в точку вызова этой функции;
EXIT_SUCCESS - это значение, равное нулю. Оно определено в файле stdlib.h;
часть функции после заголовка, заключенная в фигурные скобки
{
puts("Functions in C");
return EXIT_SUCCESS;
}
называют телом функции.
Итак, когда мы работаем с функцией надо указать имя функции, у нас это main, тип возвращаемого функцией значения, у нас это int, дать перечень аргументов в круглых скобках после имени функции, у нас нет аргументов, поэтому пишем void, в теле функции выполнить какие-то действия (ради них и создавалась функция) и вернуть результат работы функции оператором return. Вот основное, что нужно знать про функции в C.
Как из одной функции в Cи вызвать другую функцию?
Рассмотрим пример вызова функций в Си:
/*
Author: @author Subbotin B.P..h>
#include
Запускаем на выполнение и получаем:
В этом примере создана функция sum, которая складывает два целых числа и возвращает результат. Разберём подробно устройство этой функции.
Заголовок функции sum:
int sum(int a, int b)
здесь int - это тип возвращаемого функцией значения;
sum - это имя функции;
(int a, int b) - в круглых скобках после имени функции дан перечень её аргументов: первый аргумент int a, второй аргумент int b. Имена аргументов являются формальными, т.е. при вызове функции мы не обязаны отправлять в эту функцию в качестве аргументов значения перемнных с именами a и b. В функции main мы вызываем функцию sum так: sum(d, e);. Но важно, чтоб переданные в функцию аргументы совпадали по типу с объявленными в функции.
В теле функции sum, т.е. внутри фигурных скобок после заголовка функции, мы создаем локальную переменную int c, присваиваем ей значение суммы a плюс b и возвращаем её в качестве результата работы функции опрератором return.
Теперь посмотрим как функция sum вызывается из функции main.
Вот функция main:
Int main(void) { puts("Functions in C"); int d = 1; int e = 2; int f = sum(d, e); printf("1 + 2 = %d", f); return EXIT_SUCCESS; }
Сначала мы создаём две переменных типа int
Int d = 1; int e = 2;
их мы передадим в функцию sum в качестве значений аргументов.
int f = sum(d, e);
её значением будет результат работы функции sum, т.е. мы вызываем функцию sum, которая возвратит значение типа int, его-то мы и присваиваем переменной f. В качестве аргументов передаём d и f. Но в заголовке функции sum
int sum(int a, int b)
аргументы называются a и b, почему тогда мы передаем d и f? Потому что в заголовке функций пишут формальные аргументы, т.е. НЕ важны названия аргументов, а важны их типы. У функции sum оба аргумента имеют тип int, значит при вызове этой функции надо передать два аргумента типа int с любыми названиями.
Ещё одна тонкость. Функция должна быть объявлена до места её первого вызова. В нашем примере так и было: сначала объявлена функция sum, а уж после мы вызываем её из функции main. Если функция объявляется после места её вызова, то следует использовать прототип функции.
Прототип функции в Си
Рассмотрим пример функциив Си:
/*
Author: @author Subbotin B.P..h>
#include
В этом примере функция sum определена ниже места её вызова в функции main. В таком случае надо использовать прототип функции sum. Прототип у нас объявлен выше функции main:
int sum(int a, int b);
Прототип - это заголовок функции, который завершается точкой с запятой. Прототип - это объявление функции, которая будет ниже определена. Именно так у нас и сделано: мы объявили прототип функции
int f = sum(d, e);
а ниже функции main определяем функцию sum, которая предварительно была объявлена в прототипе:
Int sum(int a, int b) { int c = 0; c = a + b; return c; }
Чем объявление функции в Си отличается от определения функции в Си?
Когда мы пишем прототип функции, например так:
int sum(int a, int b);
то мы объявляем функцию.
А когда мы реализуем функцию, т.е. записываем не только заголовок, но и тело функции, например:
Int sum(int a, int b) { int c = 0; c = a + b; return c; }
то мы определяем функцию.
Оператор return
Оператор return завершает работу функции в C и возвращает результат её работы в точку вызова. Пример:
Int sum(int a, int b) { int c = 0; c = a + b; return c; }
Эту функцию можно упростить:
Int sum(int a, int b) { return a + b; }
здесь оператор return вернёт значение суммы a + b.
Операторов return в одной функции может быть несколько. Пример:
Int sum(int a, int b) { if(a > 2) { return 0;// Первый случай; } if(b < 0) { return 0;// Второй случай; } return a + b; }
Если в примере значение аргумента a окажется больше двух, то функция вернет ноль (первый случай) и всё, что ниже комментария «// Первый случай;» выполнятся не будет. Если a будет меньше двух, но b будет меньше нуля, то функция завершит свою работу и всё, что ниже комментария «// Второй случай;» выполнятся не будет.
И только если оба предыдущих условия не выполняются, то выполнение программы дойдёт до последнего оператора return и будет возвращена сумма a + b.
Передача аргументов функции по значению
Аргументы можно передавать в функцию C по значению. Пример:
/*
Author: @author Subbotin B.P..h>
#include
В примере, в функции main, создаём переменную int d = 10. Передаём по значению эту переменную в функцию sum(d). Внутри функции sum значение переменной увеличивается на 5. Но в функции main значение d не изменится, ведь она была передана по значению. Это означает, что было передано значение переменной, а не сама переменная. Об этом говорит и результат работы программы:
т.е. после возврата из функции sum значеие d не изменилось, тогда как внутри функции sum оно менялось.
Передача указателей функции Си
Если в качестве аргумента функции передавать вместо значения переменной указатель на эту переменную, то значение этой переменной может меняться. Для примера берём программу из предыдущего раздела, несколько изменив её:
/*
Author: @author Subbotin B.P..h>
#include
В этом варианте программы я перешел от передачи аргумента по значению к передаче указателя на переменную. Рассмотрим подробнее этот момент.
printf("sum = %d\n", sum(&d));
в функцию sum передается не значение переменной d, равное 10-ти, а адрес этой переменной, вот так:
Теперь посмотрим на функцию sum:
Int sum(int *a) { return *a += 5; }
Аргументом её является указатель на int. Мы знаем, что указатель - это переменная, значением которой является адрес какого-то объекта. Адрес переменной d отправляем в функцию sum:
Внутри sum указатель int *a разыменовывается. Это позволяет от указателя перейти к самой переменной, на которую и указывает наш указатель. А в нашем случае это переменная d, т.е. выражение
равносильно выражению
Результат: функция sum изменяет значение переменной d:
На этот раз изменяется значение d после возврата из sum, чего не наблюдалось в предыдущм пункте, когда мы передавали аргумент по значению.
C/C++ в Eclipse
Все примеры для этой статьи я сделал в Eclipse. Как работать с C/C++ в Eclipse можно посмотреть . Если вы работаете в другой среде, то примеры и там будут работать.
Пришло время, чтобы узнать о функциях. Вы уже имеете представление об использовании функции main , — это еще один пример функции. В общем, функции — это отдельные независимые блоки кода, которые выполняют ряд предопределенных команд. В языке программирования Си вы можете использовать как встроенные функции различных библиотек так и функции, которые вы создали сами, то есть свои собственные функции.
Функции, которые мы будем создавать сами, обычно требуют объявления прототипа. Прототип дает основную информацию о структуре функции: он сообщает компилятору, какое значение функция возвращает, как функция будет вызываться, а также то, какие аргументы функции могут быть переданы. Когда я говорю, что функция возвращает значение, я имею в виду, что функция в конце работы вернет некоторое значение, которое можно поместить в переменную. Например, переменная может быть инициализирована значением, которое вернет функция:
#include
Ошибкой является то, что многие начинающие программисты думают, что значение в переменной randomNumber каждый раз будет случайно меняться, это не так. Она будет инициализирована случайным значением единожды, при вызове функции , но не при каждом запуске программы.
Рассмотрим общий формат для прототипа функций:
ReturnedDataType functionName (dataType par1, ..., dataType parN);
где, returnedDataType — тип данных, возвращаемого функцией, значения;
functionName — имя функции
dataType — тип данных параметра функции, это тот же самый тип данных, что и при объявлении переменной
par1 ... parN — параметры функции.
У функции может быть более одного параметра или вообще ни одного, в таком случае круглые скобки пустые. Функции, которые не возвращают значения имеют тип данных возвращаемого значения — void . Давайте посмотрим на прототип функции:
Int mult (int x, int y);
Этот прототип сообщает компилятору, что функция принимает два аргумента, в качестве целых чисел, и что по завершению работы функция вернет целое значение. Обязательно в конце прототипа необходимо добавлять точку с запятой. Без этого символа, компилятор, скорее всего, подумает, что вы пытаетесь написать собственно определения функции.
Когда программист фактически определяет функцию, он начнет с прототипа, но точку с запятой уже ставить не надо. Сразу после прототипа идет блок с фигурными скобочками и с кодом, который функция будет выполнять. Например, как вы обычно пишите код внутри функции main . Любой из аргументов, переданных функции можно использовать, как если бы они были объявлены как обычные переменные. И, наконец, определение функции заканчивается закрывающейся фигурной скобкой, без точек с запятой.
Давайте рассмотрим пример объявления и использования функции в языке программирования Си:
#include
Эта программа начинается с включения единственного заголовочного файла, в строке 1. Следующей строкой является прототип функции умножения. Обратите внимание, что в конце объявления прототипа есть точка с запятой! Функция main возвращает целое число, в строке 16. Чтобы соответствовать стандарту функция main всегда должна возвращать некоторое значение. У вас не должно возникнуть проблем с пониманием ввода и вывода значений в функциях, если вы внимательно изучили предыдущие уроки.
Обратите внимание на то как на самом деле функция multiplication() принимает значение. Что же происходит на самом деле? А на самом деле это работает так: функция multiplication принимает два целых значения, умножает их и возвращает произведение. Результат работы этой программы будет точно таким же, как если бы мы сделали так:
Printf("Результат умножения %d\n", num1 * num2);
Функция multiplication() на самом деле определяется ниже функции main . А так как прототип этой функции объявлен выше главной функции, то при вызове функции multiplication() внутри main() компилятор не выдаст ошибку. Пока прототип присутствует, функция может использоваться даже если нет её фактического определения. Тем не менее, вызов функции не может быть осуществлен ранее, чем будет определена эта функция.
Определение прототипов функций необходимы только если фактическое определение самой функции будет располагаться после main-функции. Если же функцию определить до главной функции, то прототип не нужен.
Ключевое слово return , используется для того, чтобы заставить функцию возвращать значение. Обратите внимание на то, что вполне успешно можно объявлять функции, которые не возвращают никаких значений. Если функция возвращает значение типа void , значит фактически функция не имеет возвращаемого значения. Другими словами, для функции, которая возвращает значение типа void , утверждение return; является законным, но обычно оно избыточно. (Хотя оно может быть использовано для экстренного выхода из функции.)
Наиболее важным является понимание, для чего же нам нужна функция? Функции имеют множество применений. Например, в программе есть блок кода, который необходимо выполнять в разных местах программы около сорока раз. То есть один раз объявили функцию и уже вызываете её там где это необходимо,при этом код не дублируется, что позволит сэкономить много места, что в свою очередь сделает программу более читаемой. Кроме того, наличие только одной копии кода делает его легче для внесения изменений.
Еще одна причина для использования функций, это разделение всего кода на отдельные логические части. Таким образом сложные задачи разбиваются на более простые, это очень помогает при сопровождении кода, структуру такой программы будет намного легче понять.
P.S.: если вам нужен хороший сервер, то вы можете воспользоваться арендой серверов в Москве . Также вы можете воспользоваться другими услугами, предоставленными на сайте it-express.ru: развертывание отказоустойчивых серверов, системы хранения данных и др.