Программирование алгоритмов с использованием

Функций пользователя

 

Цель работы:

Познакомиться с механизмом составления и организации взаимодействия пользова­тельских функций языка С.

Краткие теоретические сведения

В алгоритмическом языке С кроме использования стандартных функций существует возможность работать с функциями пользователя. Предварительно функцию необходимо объявить. Объявление функции пользователя, т.е. ее декларация возможна в двух формах – в форме описания и в форме определения (реализации).

Описание функции – декларация ее прототипа в начале программного файла. Испо­ль­зует­ся следующий способ декларации функций:

<тип_результата> <имя_функции>(<тип> <переменная>,

…<тип> <переменная>);

Идентификаторы переменных в круглых скобках прототипа указывать необязательно, так как компилятор языка их не обрабатывает.

Пример описания функции fun со списком параметров:

float fun(int, float, int, int);

Прототип функции сообщает компилятору о том, что далее в тексте программы будет приведено полное определение (полный ее текст). Полное определение функции имеет следующий вид:

<тип_результата> <имя_функции>(список параметров)

{

код функции

}

Тип результата определяет тип значения, который возвращается функцией в точку ее вызова при помощи оператора возврата return. Если тип функции не указан, то по умолчанию предполагается тип int. Список параметров состоит из перечня типов и имен параметров, разделенных запятыми. Функция может не иметь параметров (void), но круглые скобки необходимы в любом случае.

Оператор return вызывает немедленный выход из данной функции и возврат в вызывающую ее функцию. Этот оператор также используется для возврата результата работы функции. Отметим, что в коде функции может быть несколько операторов return, но может и не быть ни одного. В таких случаях возврат в вызывающую ее функцию происходит после выполнения последнего оператора.

Пример реализации функции, определяющей наименьшее из двух целых чисел:

int mini(int x, int y)

{ int t;

if (x<y) t=x;

else t=y;

return t;

}

 

Можно написать функцию mini и таким образом:

mini(int x, int y)

{

return (x<y)? x:y;

}

Здесь тип возвращаемого результата по умолчанию будет int.

Все функции, возвращающие значение, должны использоваться в правой части выражений языка С, иначе возвращаемый результат будет утерян. Но они не могут использоваться в левой части операций присваивания, за исключением тех случаев, когда возвращается адрес результата работы функции.

Если функция не возвращает никакого значения, она должна быть описана как функция типа void (пустая).

Например, для вывода горизонтальной строки на экран дисплея можно использовать следующую функцию:

void lin(char a) // char a=’-‘; или a=’=’;

{

int k;

for(k=0; k<80; k++)

printf(“%c”, a);

}

Если у функции отсутствует список параметров, то при декларации такой функции желательно в круглых скобках также указать ключевое слово void. Например, заголовок основной функции должен выглядеть так: void main(void).

В языке С каждая функция – это отдельный блок программы, вход в который возможен только через вызов данной функции. Например, нельзя оператором перехода goto передать управление внутрь функции.

Вызов функции имеет следующий формат:

<имя_функции>(список_аргументов);

где в качестве аргументов можно использовать константы, переменные, выражения (их значения перед вызовом функции будут компилятором определены). Аргументы списка вызова должны полностью совпадать со списком параметров вызываемой функции по количеству, порядку следования и типам соответствующих им параметров. Отметим, что в случае отсутствия аргументов (в заголовке функции отсутствуют параметры) наличие круглых скобок у имени функции в точке ее вызова обязательно.

 

Область действия переменных

Область действия переменной – это правила, которые устанавливают, какие данные доступны из текущего места программы. Имеются три типа переменных: глобальные, локальные и формальные. Область действия локальных переменных – это те блоки, где локальные переменные объявлены. При выходе из блока локальная переменная и ее значение теряются.

Формальные переменные – это параметры в заголовке функции пользователя. Формальные параметры используются в функции так же, как локальные переменные. Область действия формальных параметров – блок, являющийся кодом функции.

Глобальные переменные объявляются вне какой-либо функции. Глобальные переменные могут быть использованы в любом месте программы, но перед их первым использованием они должны быть объявлены и инициализированы. Область действия глобальных переменных - вся программа с момента их объявления.

В языке С каждая переменная принадлежит к одному из четырех классов памяти – автоматическая (auto), внешняя (extern), статическая (static), регистровая (register). Тип памяти указывается ключевым словом (auto, extern, static, register), стоящим перед спецификацией типа переменной. Например, register int a;

По умолчанию переменная относится к классу auto и будет размещена в стеке.

В языке С аргументы при стандартном вызове функции передаются по значению, т.е. в функцию передаются не оригиналы аргументов, а их копии. В стеке выделяется место для формальных параметров функции и в это выделенное место при ее вызове заносятся значения фактических аргументов. Затем функция использует и может изменять эти значения в стеке. При выходе из функции измененные значения теряются. Вызванная функция не может изменить значения переменных, указанных как фактические аргументы при обращении к данной функции.

При необходимости функцию можно использовать для изменения передаваемых ей аргументов. В этом случае в качестве аргумента сле­дует в вызываемую функцию передавать не значение переменной, а ее адрес. А для обращения к значению аргумента-оригинала исполь­зо­вать операцию «*».

Фрагмент программы, использующей функцию, в которой меняются местами значения аргументов x и y:

...

void z1(int*, int*); // Описание прототипа

void main()

{ int a=2, b=3;

…

printf(“\n a=%d, b=%d”, a, b);

z1(&a, &b); // Обращение к функции

printf(“\n a = %d, b = %d”, a, b);

…

}

 

void z1(int *x, int*y) // Описание (реализация) функции

{

int t;

t = *x;

*x = *y;

*y = t;

return;

}

При таком способе передачи аргументов их значения будут изменены, т.е. на экран монитора будет выведено:

a = 2, b = 3

a = 3, b = 2

В языке С функции могут вызывать сами себя. В этом случае функция называется рекурсивной.

Пример рекурсивной функции – вычисление факториала числа n!=1*2*3*…*n:

int fac (int n)

{

int b;

if (n= =1) return 1;

b= fac (n-1)*n;

return n;

}

Вызов функции в рекурсии не создает новую копию функции, а создает новые копии локальных переменных и параметров. Из рекурсивной функции надо предусмотреть выход, иначе система «зависает» через некоторое время работы с ней.

На функцию, как и на другой объект, можно создать указатель, например, указатель р на функцию, возвращающую значение типа type и имеющую параметры типа type1 t, type2 z, объявляется следующим образом:

type (*p)(type1 t1, type2 t2);

Пример работы с функциями

Ввести массив NxN (не больше 50) целых чисел, в функции посчитать сумму его положительных значений.

 

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

void summa(int, int a1[ ][50]); // Описание прототипа функции

 

void main(void)

{

int a[50][50];

int i,j,N;

clrscr();

printf("\n Введите размер массива N (<50)\n");

scanf(“%d”,&N);

printf("\n Введите данные \n");

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

for(j=0; j<N; j++)

{

printf("\n a[%d][%d]=", i+1, j+1);

scanf("%d", &a[i][j]);

}

summa(N,a); // Обращение к функции

}

 

void summa(int n, int a1[ ][50]) // Описание (реализация) функции

{

int i,j,s;

printf("\n Функция summa \n"); // Вычисление суммы

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

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

if (a1[i][j]>0) s+=a1[i][j];

printf("\a\n Сумма = %d, Press any key... ",s);

getch();

}

 

Варианты индивидуальных заданий

Значение аргумента x изменяется от a до b с шагом h. Для каждого x найти значения функции Y(x), суммы S(x) и |Y(x)-S(x)| и вывести в виде таблицы. Значения a, b, h и n вводятся с клавиатуры. Значение S(x) является рядом разложения функции Y(x). Значения S и Y для данного аргумента x должны совпадать в целой части и в первых двух-четырех позициях после десятичной точки.

Вычисление Y(x) и S(x) реализовать в виде функций.

В основной программе организовать ввод исходных данных, обращение к функциям и вывод результатов.

Работу программы проверить для a=0,1; b=0,8; h=0,1; n выбрать в зависимости от варианта задания (с факториалом, без факториала).

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17. .

18. .

19. .

20. .

Контрольные вопросы

 

1. Чем функция пользователя отличается от стандартной функции?

2. Способы передачи аргументов в функцию.

3. Поясните понятие “локальные” и “глобальные” переменные.

4. Для чего и каким образом применяется оператор return?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6