Способы передачи параметров функции

В C++ определено несколько способов передачи параметров функции и получения ре­зуль­татов вычисления функции, вызывающей средой. Существует четыре специфики пере­дачи параметров функции:

- вызов функции с передачей значений;

- вызов функции с переда­чей адресов переменных;

- вызов функции с использованием механизма ссылок при пере­даче параметров;

- посредством глобальных параметров.

Вызов функции с передачей значений. Этот способ передачи параметров обеспечивает пе­ре­дачу копий переменных в стек, организуемый при активизации функции. При этом обес­печи­вается защита самих переменных от их изменения в функции. Пример:

 

#include<iostream.h>

int sum(int,int); // объявление функции

void mane(void)

{int a,b,c;

cin >> a >> b;

c=sum(a,b); //передача параметров значений

cout << c << endl;

}

// определение функции

int sum(int d, int l) // заголовок

{ // тело функции

int f;

f=d+l;

return f; // результат передаётся в точку вызова

}

Вызов функции с передачей адресов. Этот способ передачи параметров обеспечивает пере­дачу в стек адресов передаваемых данных, что позволяет функции работать непосредст­венно с данными.

#include<iostream.h>

sum(int,int,int*); // объявление функции

void main()

{int a,b,c=0;

cin>>a>>b;

sum(a,b,&c); // вызов функции

cout<<c<<endl;

}

void sum(intd,intl,int*f) // определение функции

{

*f=d+l // f – указатель на c

}

Вызов функций с использованием механизма ссылок. Этот способ обеспечивает доступ к передаваемым параметрам посредством определения их альтерна­тивного имени. Например:

 

#include<iostream.h>

sum(int,int,int&);

void main()

{

int a,b,c=0;

cin >> a >> b;

sum(a,b,c);

cout << c << endl;

}

void sum(int d,int l,int &f)

{

f=d+l; // f- ссылка на c

}

Вызов функции с передачей данных посредством глобальных параметров. Этот способ пе­редачи исходных данных в вызываемую функцию и возвращения результата вычислений путём использования глобальных параметров.

Например:

#include <iostream.h>

int a,b,c;

sum(); // объявление функции

main()

{

cin >> a >> b;

sum(); //вызов функции

cout<<c<<endl;

}

sum() // определение функции

{c=a+b; //a,b,c- глобальные переменные

}

 

Вызов функции с передачей аргументов по умолчанию. В языке С++, начиная с версии 3.11 и выше, определена возможность передачи значений аргументов функции по умолчанию. Этот способ передачи значений параметров использу­ется в том случае, когда необходимо обеспечить передачу только части значений парамет­ров, а не всех.

Объявление значений функции по умолчанию производится путём указания значений ар­гументов в прототипе функции посредством оператора присваивания.

#include<iostream.h>

float ur(float x,float a=0.,float b=0.,float c=0.);

int main()

{float a=1.,b=2.,c=3.,x=0.5,y;

y=ur(x,a,b,c);

cout<<"введены все аргументы"<<"\n";

cout<<y<<"\n";

y=ur(x,a,b);

cout<<"введены x,a и b"<<"\n";

cout<<y<<"\n";

y=ur(x);

cout<<"введен x"<<"\n";

cout<<y<<"\n";

cin>>a;

}

float ur(float x,float a,float b,float c)

{

return a*x*x+b*x+c;}

На экране дисплея мы получим следующие результаты работы вышеприведенной про­граммы.

Введены все аргументы

4.25

введены x,a и b

1.25

введен x

0.

 

Рекурсивные функции

В языке C++ допустима рекурсия. Рекурсия это способ организации вычислительного процесса, при котором процедура или функция может обращаться сама к себе. Покажем рекурсивную реализацию метода быстрой сортировки. В методе используется процедура половинного разделения, применяемая на 1-ом шаге ко всему массиву, а на следующих шагах – к его фрагменту. На каждом шаге образуются две половинки текущего фрагмента, к которым снова применяется процедура разделения. Если массив сортируется по возрастанию, то в левую половинку записываются меньшие значения, а в правую – большие (если по убыванию, то наоборот).

Одну из возможных версий программы покажем на примере:

#include<iostream.h>

void quicksort(float* arr, int left,int right);

void main()

{const int n = 10;

float ar[n];

int i, l, r;

// cputs(«введите данные о значениях исходного массива»);

for(i=0; i<n; i++){

cout<<”введите а[“<<k<<”] исходного массива \n”;

cin>>ar[i];

}

l = 0; r = n – 1; // левая и правая границы начального

// фрагмента

quicksort(ar, l, n); // вызов функции

for(i=0; i<n; i++)

printf(“ar[ %d ]= %d \n”, i, ar[i]); // cout<<ar[i]<<” “;

}

 

void quicksort(float * arr, int left, int right)

{int i = left, j = right; //левая и правая границы фрагмента

float middle = arr[(left + right) / 2];

float temp;

while (i < j) {

while (arr[i] < middle) i++;

while (middle < arr[j]) j--;

if (i <= j) { // замена значений

temp = arr[i];

arr[i] = arr[j];

arr[j] = temp;

i++;

j--;

}

}

if(i < right)quicksort(arr, i, right); /* вызов функции для

сортировки правой половины фрагмента массива */

if(left < j)quicksort(arr, left, j); /* для сортировки левой

половины фрагмента */

}

Процедура разделения реализована в виде рекурсивно вызываемой функции quicksort(), в теле которой есть два обращения к самой себе: для сортировки левой половинки теккущего фрагмента и сортировки его правой половинки.

Однако, у рекурсии есть недостатки:

- такую программу труднее отлаживать, поскольку требуется контролировать глубину рекурсивного обращения;

- при большой глубине стек может переполниться;

- использование рекурсии повышает накладные расходы (в данном случае в стеке сохраняются не два числа, представляющие собой границы фрагмента, а гораздо больше, не говоря уже о затратах, связанных с вызовом функции).

Поэтому рекурсию следует применять с осторожностью.

 

Перегрузка функций

Часто бывает удобно, чтобы функции, реализующие один и тот же алгоритм для различных типов данных, имели одно и то же имя. Использование нескольких функций с одним и тем же именем, но с различными типами параметров, называется перегрузкой функций (перегружаемыми функциями).

Компилятор определяет, какую именно функцию требуется вызвать, по типу фактических параметров. Этот процесс называется разрешением перегрузки. Тип возвращаемого функцией значения в разрешении не участвует.

 

int sum(int a, int b)

{return (a+b);}

double sum(double a, double b)

{return(a+b);}

double sum(double a, double b, double c)

{return(a+b+c);}

 

Приведенные выше функции отличаются друг от друга следующим образом: первая от второй типом формальных параметров и типом возвращаемого результата; первая от третьей количеством и типом формальных параметров и типом возвращаемого результата; вторая от третьей количеством формальных параметров.

Если точного соответствия списков параметров объявления функции и в ее вызове не найдено, выполняются преобразования типов в соответствии с общими правилами, например, bool и char в int, float в double и т.п. Далее выполняются стандартные преобразования типов, например, int в double или указателей в void*. Следующим шагом является выполнение преобразований типа, заданных пользователем, а также поиск соответствий за счет переменного числа аргументов функций. Если соответствие на одном и том же этапе может быть получено более чем одним способом, вызов считается неоднозначным и выдается сообщение об ошибке.

Существует ряд правил описания перегруженных функций:

- перегруженные функции должны находиться в одной области видимости, иначе произойдет сокрытие аналогично одинаковым именам переменных во вложенных блоках (доступ осущствляется только к одной из них);

- перегруженные функции могут иметь параметры по умолчанию, при этом значения одного и того же параметра в разных функциях должны совпадать. В различных вариантах перегруженных функций может быть различное число параметров по умолчанию;

- функции не могут быть перегружены, если описание их параметров совпадает или отличается только модификатором const или использованием ссылки (например, int и const int, int и int&).

 

Шаблоны функций

Многие алгоритмы не зависят от типов данных, с которыми они работают (классический пример – сортировка). Естественно желание параметризовать алгоритм таким образом, чтобы его можно было использовать для различных типов данных.

В С++ есть мощное средство параметризации – шаблоны. Существуют шаблоны функций и шаблоны классов. С помощью шаблона функции можно определить алгоритм, который будет применяться к данным различных типов, а конкретный тип данных передается функции в виде параметра на этапе компиляции. Компилятор автоматически генерирует правильный код, соответствующий переданному типу. Таким образом, создается функция, которая автоматически перегружает сама себя и при этом не содержит накладных расходов, связанных с параметризацией.

Формат простейшей функции – шаблона:

template <class Тype>

тип имя_функции (type param1, type param2)

{

// тело функции

}

Вместо слова Type может использоваться произвольное имя. В общем случае шаблон функции может содержать несколько параметров, каждый из которых может быть не только типом, но и просто переменной, например:

template <class A, class B, int i> void f(){...}

 

Например, функция сортировки методом Шелла в виде шаблона может выглядеть так:

// Пример родовой функции или шаблона сортировки методом Шелла

#include <iostream.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <time.h>

const int n=10;

// Это шаблон функции сортировки методом Шелла

template <class T> void chelsort(T arr[],int col)

// сортировка методом Шелла

{int h[] = {9,5,3,1};

for(int i=0,deapazon=h[0]; i<4; deapazon=h[++i])

{ for(int i=deapazon; i < col; i++)

for(int j=i-deapazon;j>=0&&arr[j]>arr[j+deapazon];

j-=deapazon)

{ T temp = arr[j];

arr[j] = arr[j+deapazon];

arr[j+deapazon] = temp;

}

}

}

 

int main(void)

{ int arr[n], i,col=n;

float arr1[n];

randomize();

// формирование массива целых чисел

for(i=0; i<n; i++)

arr[i]= rand() % 100;

chelsort(arr,col);

for(i=0; i<n; i++)

cout<<arr[i]<<'\n';

// формирование массива вещественных чисел

for(i=0; i<n; i++)

arr1[i]= rand()/ 100.;

chelsort(arr1,col);

for(i=0; i<n; i++)

cout<<arr1[i]<<'\n';

getchar();

return 0;

}

Если шаблонные функции определены в заголовочном файле, то в программе достаточно указать только прототипы этих функций. Компилятор ищет шаблон функции, совпадающий по типу возвращаемого значения, количеству формальных параметров и типу тех формальных параметров, которые определены.

 

Контрольные вопросы

1. Основные правила составления функций.

2. Объяснить назначение оператора return.

3. Какие типы функций поддерживаются языком C++?

4. Место расположения функции по отношению к основной программе.

5. Какие типы формальных и фактических параметров поддерживаются языком C++?

 

 

Перечень лабораторных работ

Лабораторные работы проводятся на ПК с использованием средств TurboС V3.0 или BuilderC++ V5.0 (или V6.0).

При подготовке к лабораторной работе необходимо ознакомиться с материалами лекций, начитанных по теме лабораторной работы, а также с предложенной литературой. Список предлагаемой литературы представлен в конце данного методического пособия.

Тематика лабораторных работ охватывает основные моменты разработки оптимальных алгоритмов решения поставленных задач и программирования средствами языка С++, помогает студентам освоить приемы работы с массивами, структурами, функциями, файлами и строками. Тематика лабораторных работ указана в таблице 4.

Таблица 4.

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Кол-во часов
	1-7	Вычисление суммы бесконечного ряда с заданной точностью
		Решение задач с использованием массивов
		Решение задач с использованием структур
		Решение задач с использованием функций

 

Для успешного выполнения лабораторных работ разработаны методические указания, которые можно взять в библиотеке факультета АИТ. В указаниях даются теоретические сведения по рассматриваемой теме и примеры программ для данного класса задач. Все программы снабжены комментариями и подробными объяснениями. Для выполнения лабораторных работ разработаны тридцать вариантов индивидуальных заданий. Вариант задания выдается преподавателем в начале семестра или перед выполнением каждой лабораторной работы.

Для закрепления изученного материала и самопроверки студентами полученных знаний в каждой лабораторной работе дается перечень контрольных вопросов.

Общие требования к отчетам по лабораторным работам таков: отчет должен содержать:

- титульный лист,

- название лабораторной работы,

- цель и задание,

- текст программы (или несколько текстов программ), снабженный комментариями,

- результаты работы программы.

Дополнительные требования к отчету по каждой лабораторной работе и варианты индивидуальных заданий приведены в методических указаниях по выполнению лабораторных работ по данному курсу.

 

 

Список литературы

 

Основная:

1. Подбельский, В.В. Язык С++. [Текст]: учеб. пособие/ В.В. Подбельский. - 5-е изд. – М: Финансы и статистика, 1999. - 560с.; 21см. – Библиогр.: с. 538-539. – 3000 экз. – ISBN 5-279-02204-7.

2. Подбельский, В.В. Программирование на языке Си [Текст]: учеб. пособие/ В.В. Подбельский, С.С. Фомин. - 2-е доп. изд. – М: Финансы и статистика, 1998. - 600с.; 21см. - Библиогр.: с. 577. – 7000 экз. – ISBN 5-279-02180-6.

3. Ашарина, И.В. Основы програмирования на языках С и С++ [Текст]/ И.В. Ашарина. - М: Горячая линия – Телеком, 2002. - 207с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 202-203. – 5000 экз. – ISBN 5-93517-076-0.

4. Давыдов, В.Г. Программирование и основы алгоритмизации [Текст]: учеб. пособие/ В.Г. Давыдов – М: Высшая школа, 2003. – 447с.: ил.: 22 см. – Библиогр.: с. 442. – 3000 экз. - ISBN 5-060-04432-7.

5. Хусаинов, Б.С. Структуры и алгоритмы обработки данных. Примеры на языке Си (+СД) [Текст]: учеб. пособие/ Б.С. Хусаинов. - Финансы и статистика, 2004. - 464с.: ил.: 21 см. – Библиогр.: с. 462-464. – 3000 экз. – ISBN 5-279-02775-8.

 

Дополнительная:

1. Страуструп, Б. Язык программирования С++ [Текст]/ Б.Страуструп. - 3-е изд. пер. с англ./ - М: Радио и связь, 1991. - 352 с.: ил.: 21см. – 3000 экз. - ISBN 5-256-00454-9.

2. Аляев, Ю.А. Алгоритмизация и языки програмирования PASCAL, C++, Visial Basic [Текст]: учебно-справочное пособие/ Ю.А. Аляев, О.А. Козлов. - М: Финансы и статистика, 2002. – 320 с: ил.; 21 см. – Библиогр.: с. 318-319. – 4000 экз. – ISBN 5-279-02294-2.

3. Павловская, Т.А. С/С++. Программирование на языке высокого уровня [Текст]/ Т.А. Павловская. – СПб: Питер, 2001. - 464с.: ил.; 24 см. – 7000 экз. – ISBN 5-318-00001-0.

4. Боровский, А.Н. Borland C++ Builder. Самоучитель [Текст]/ А.Н. Боровский. – СПб: Питер, 2005. - 256с.: ил.; 23 см. – 4000 экз. – ISBN 5-469-00551-8.

5. Скляров, В.А. Программирование на языках Си и Си++ [Текст]: практ. пособие/ В.А. Скляров. – М.: Высшая школа, 1996. – 240 с.: ил.; 21 см. – Библиогр.: с. 238-239. – 5000 экз. – ISBN 5-06-002685-x.

6. Шамис, В.А. Borland C++ Builder 6. Для профессионалов [Текст]/ В.А. Шамис – СПб: Питер, 2005. - 798с.: ил.; 24 см. – 3000 экз. – ISBN 5-318-00598-5.

Учебное издание

 

Бритик Владимир Иванович

Козырь Ольга Феликсовна