Функции
Тело
[return [РВ];]
}
где имя – идентификатор (название) функции;
тип – описатель типа функции (результата);
bi – список (перечисление через запятую) формальных параметров, используемых в вычислениях (действиях) тела функции с указанием типа каждого;
описатели bi – операторы описания типов формальных параметров, выполненные вне заголовка;
( ) – ограничители списка формальных параметров;
тело функции – основная часть (совокупность операторов), реализующая вынесенные в отдельный алгоритм вычисления (действия);
return РВ; – оператор возврата (return) результата вычислений;
РВ – результат вычислений (выражение);
[ ] – признак необязательности содержимого;
{ } – ограничители тела функции.
Первая строка структуры является заголовком функции.
Структура вызова функции:
имя ([a1, . . . , ai, . . . , an])
где имя – идентификатор функции;
a1, ai, an – список (перечисление через запятую) фактических параметров (аргументов), численные значения которых требуется передать в дополнительную функцию (подпрограмму);
( ) – ограничители аргументов;
[ ] – признак необязательности содержимого.
Правила записи и использования
1. Различия структур определения функций обусловлено возможностью использования различных средств машинной обработки создаваемых программ. Большинство средств поддерживают оба варианта.
2. Деление функций на главную и дополнительные осуществляется по имени. Главной является функция с именем main (головная). В этой функции в большинстве случаев описатель типа, список формальных параметров и оператор return не указываются.
3. Дополнительной считается функция с любым, кроме main, именем. Для пользовательских функций имена формируются самим пользователем аналогично идентификаторам переменных. Для стандартных – указываются в технической документации.
4. Функция предписывает выполнение указанных в теле вычислений (действий) с операндами – формальными параметрами, идентификаторы которых указаны в списке заголовка.
5. В качестве формальных параметров используются переменные и указатели.
6. Физически формальные параметры (переменные) – дополнительные ячейки памяти, предназначенные для временного хранения, передаваемых им значений фактических параметров.
7. Количество, типы и последовательность расположения формальных параметров в списке задается создателем функции.
8. В функции наряду с формальными параметрами могут использоваться вспомогательные (локальные) переменные.
9. Для возврата результата вычисления тела функции дополняются выражением оператора return. В качестве выражения могут использоваться константы, переменные и их совокупности. Результаты вычислений тела функции – константы.
10. В основную (вызывающую) функцию передается значение только одной константы – результата вычисления выражения return. Поэтому, если все планируемые в алгоритме вычисления могут быть сведены к одной формуле, их можно оформить в качестве выражения return.
11. Тип возвращаемого значения определяется типом функции. Если он не указан, подразумевается целочисленный результат (int). Результат возвращается в точку вызова.
12. В функции при необходимости могут быть несколько операторов возврата (return), располагаемых в теле функции в соответствии с требованиями алгоритма.
13. В головной функции оператор return можно не указывать (результат не требуется возвращать куда-либо). В этом случае на этапе компиляции может выдаваться соответствующее предупреждение.
14. Головная и дополнительные функции – есть отдельные программные модули. Поэтому в них могут использоваться одноимённые переменные, указатели и массивы.
15. Тексты (определения) дополнительных пользовательских функций могут располагаться в любом месте программы (вне тела любой из функций), стандартных – в соответствующих библиотеках языка Си в виде объектных модулей.
16. Независимо от взаиморасположения функций выполнение программного модуля начинается с головной функции.
17. Из тела каждой функции можно обращаться к любой другой, а также и к ней самой.
18. Фактические и формальные параметры в списках должны совпадать по количеству, месту расположения и типу.
19. В качестве фактических параметров используются константы, переменные, вызовы дополнительных функций, арифметические выражения, адреса переменных и массивов.
20. Вызов дополнительной функции требует ее предварительного определения (расположение над вызывающей). В противном случае её необходимо описать (задать прототипом). Описание размещается над вызывающей функцией. Описания стандартных функций (их прототипы) находятся в стандартных заголовочных файлах.
Прототип является конструкцией, аналогичной описателям переменных, что позволяет проверить указанные в вызове типы фактических параметров и возвращаемого результата на соответствие указанным в заголовке функции.
Прототип функции аналогичен ее заголовку и имеет структуру
[тип] имя([тип [b1], . . . ,тип [bi], . . . ,тип [bn]]);
где имя – идентификатор (название) функции;
тип – описатель типа функции (результата);
b1, bi, bn – список (перечисление через запятую) формальных параметров с указанием типа;
( ) – ограничители списка формальных параметров;
[ ] – признак необязательности содержимого;
; – признак оператора.
В списке допускается указывать только типы формальных параметров.
Рассмотрим конкретные примеры определения, вызова, и описания функций.
Пример взаимодействия головной функции с одной пользовательской и стандартными
Вариант 1.
#include<stdio.h> /* stdio.h - файл с прототипами функций ввода-вывода */
#include<math.h> /* math.h - файл с прототипами математических функций */
float sum(float a, float b); /* прототип пользовательской функции */
main( ) /* заголовок головной функции */
{
float a, b, c, d, d1; /* описатели локальных переменных */
. . .
c = pow( a, 2 ) + b; /* вычисление с вызовом
стандартной функции pow */
d = sum( a, b ) - 0.5*c; /* вычисления с вызовами поль- */
d1 = d + sum( 3.6, sqrt(d) ); /* зовательской функции sum */
. . .
printf(“%f %f %f ”, c, d, d1); /* вызов стандартной функции printf */
}
/* определение пользовательской функции sum */
float sum(float s1, float s2 ) /* заголовок дополнительной функции */
{
float s; /* описание локальной переменной s */
s = s1 + s2; /* вычисление s по формальным параметрам s1 и s2 */
return s; /* возвращение значения s в вызывающую функцию */
}
В представленном фрагменте до определения главной функции, путем подключения заголовочных файлов, выполнены описания стандартных функций (математических и ввода-вывода) и пользовательской функции sum – указанием её прототипа. Главная функция расположена над дополнительной и не содержит в заголовке описатель типа и список формальных параметров. Дополнительная функция предназначена для вычисления суммы двух операндов (формальных параметров) и выполнена по первому варианту структуры. Заголовок определяет тип возвращаемого значения (float), название функции (sum) и список формальных параметров – вещественных переменных s1 и s2. Порядок их расположения в списке задан произвольно. Искомая переменная s (локальная) рассчитывается в теле функции и указана в операторе return как возвращаемое значение. Из тела главной функции выполняются обращения к стандартным функциям: sqrt – с одним фактическим параметром (d), pow – с двумя (a, 2) и printf – с четырьмя (“%f %f %f ”, c, d, d1). В арифметическом выражении вычисления переменной d в качестве первого операнда используется вызов пользовательской функции sum с указанием фактических параметров – a и b, описанных в головной функции как локальные переменные. Типы (вещественные) и последовательность расположения в списке определяются аналогичными формальным параметрам (s1 и s2) заголовка вызываемой функции sum.
В арифметическом выражении вычисления переменной d1 в качестве второго операнда используется вызов пользовательской функции sum с указанием фактических параметров – 3.6 и sqrt( d ). Типы операндов (вещественные) и последовательность расположения в списке определяются аналогичными формальным параметрам (s1 и s2) заголовка вызываемой функции sum.
Выполнение программного модуля (аналогично работе со стандартными функциями) приведет к двукратной автоматической передаче численных значений фактических параметров (a, b), а затем (3.6, sqrt(d)) из головной функции в вызываемую пользовательскую (sum) формальным параметрам (s1, s2). После выполнения вычислений тела функции результат (s) автоматически возвратится в точки вызова как операнды вычисления переменных d и d1. Время существования переменных s1, s2 и s соответствует длительности работы функции sum.
Вариант 2.
#include<stdio.h> /* stdio.h - файл с прототипами функций ввода-вывода */
#include<math.h> /* math.h - файл с прототипами математических функций */
/* определение пользовательской функции sum */
float sum(s1, s2 ) /* заголовок дополнительной функции */
float s1, s2;
{return s2+s1; /*возвращение значения s в вызывающую функцию */
}
main( ) /* заголовок головной функции */
{ float a, b, c, d, d1; /* описатели локальных переменных */
. . .
c = pow( a, 2 ) + b; /* вычисление с вызовом
стандартной функции pow */
d = sum( a, b ) - 0.5*c; /* вычисления с вызовами поль- */
d1 = d + sum( 3.6, sqrt(d) ); /* зовательской функции sum */
. . .
printf(“%f %f %f ”, c, d, d1); /* вызов стандартной функции printf */
}
Дополнительная функция составлена с использованием второго варианта структуры. Тело дополнительной функции составляет один оператор return.
Расположение дополнительной функции над основной с описанием типов формальных параметров вне заголовка подпрограммы при машинной обработке приводит к выдаче предупреждений о невозможности проконтролировать типы по заголовку функции, что может повлиять на результаты счета. Устранение возможных последствий выполняется стандартным способом – указанием прототипа дополнительной функции над главной. При составлении дополнительной функции по первому варианту структуры и размещении её над основной, прототип не требуется. В этом случае заголовок функции играет роль прототипа.
Рассмотренные структуры и правила их использования позволяют осуществить программирование задачи с факториалами, предварительно выполнив идентификацию переменных (табл. 6.1).
Таблица 6.1
| Обозначение в алгоритме | a | z | n | m | k | f | fi | i |
| Обозначение в программе | a | z | n | m | k | f | fi | i |
Программа решения примера 6.1
#include <stdio.h> /* stdio.h - файл с прототипами функций ввода-вывода */
#include <conio.h> /* conio.h - файл с прототипом функций getch( ), clrscr( )*/
#include <math.h> /* math.h - файл с прототипами математических функций*/
long fakt(int fi); /* прототип функции расчета факториала */
/* определение головной функции */
main( )
{ float a, z1, z2, z;
int n, m, k;
clrscr( );
printf("\n Введите значения a, n, m, k: ");
scanf("%f%d%d%d", &a, &n, &m, &k);
z1 = log(a) + fakt(n);
z2 = fakt(m) + fakt( k-m );
z = z1 + z2 - 0.2*a;
fprintf(stdprn, "\n a=%.2f n=%d m=%d k=%d"
"\n z1=%.2f z2=%.2f"
"\n z=%.2f\n", a, n, m, k, z1, z2, z);
getch( );
}
/* определение функции расчета факториала */
long fakt(int f)
{int i;
long fi; /* описание переменной текущего значения факториала */
fprintf(stdprn, "\n\n f=%d", f);
for( fi=1, i=1 ; i<=f ; i++ ) /* заголовок цикла расчета факториала */
{fi = fi * i; /* расчет текущего значения факториала */
fprintf(stdprn, "\n %d %ld",i, fi); /* вывод текущего значения */
}
return fi; /* возврат в головную функцию значения переменной fi */
}
16.9 5 4 10
В подпрограмме наряду с формальным параметром f использованы локальные переменные fi и i. Первая из них определяет значение вычисляемого факториала, изменяясь от единицы до конечного значения. Вторая используется как параметр цикла для организации последовательного умножения в заданном диапазоне. Функция fprintf позволяет проверить правильность работы подпрограммы.